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基于有限元模型的裂纹故障齿轮系统动力学响应分析

Dynamic Response Analysis of the Cracked Fault Gear System Based on the Finite Element Model

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为更好地揭示齿根裂纹故障对齿轮系统动力学特性的影响,开展了"故障机制分析—齿轮系统建模—裂纹故障试验"的全过程研究.首先,考虑更为真实的齿根过渡曲线和有效齿厚削减限制线,建立了更严格的裂纹轮齿模型,对传统势能法求解啮合刚度进行改进,研究了6种不同深度裂纹的刚度变化;其次,针对传统集中参数模型的不足之处,基于Timoshenko梁单元理论建立了齿轮-转子系统有限元动力学模型;最后,采用Newmark-β法求解正常/不同深度裂纹故障的齿轮系统的动力学响应,考虑转速的影响,并与实验结果进行了对比分析.结果表明,齿根存在裂纹时,加速度响应存在周期性冲击特征,频域中的边频带现象出现在啮合频率及其谐波附近;冲击成分在时域和频域中的强度与裂纹深度、转速均成正相关关系.仿真结果和实测信号表现出一致特征,验证了该方法的正确性.

焦为、徐可君、秦海勤

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海军航空大学 航空机械工程与指挥系(青岛校区),山东 青岛 266041

时变啮合刚度 齿根裂纹 有限元模型 振动特征分析

国家自然科学基金

11772089

2023

10.16578/j.issn.1004.2539.2023.07.014

机械传动
郑州机械研究所 中国机械通用零部件工业会齿轮分会 中国机械工程学会

机械传动

CSTPCD北大核心
影响因子：0.534
ISSN：1004-2539
年,卷(期)：2023.47(7)
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