马 锐，陈予恕

（哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨 150001）

含裂纹故障多自由度齿轮系统的动力学分析

马 锐，陈予恕

（哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨 150001）

为探讨齿轮系统裂纹故障的非线性动力学机理，研究含裂纹故障的四自由度齿轮系统的动力学特性，考虑时变啮合刚度及非线性间隙的影响，建立含裂纹故障的齿轮四自由度啮合耦合动力学模型，分析裂纹故障对系统啮合刚度的影响；采用谐波平衡法给出系统的解析解，分析裂纹故障及齿轮系统参数对齿轮传动系统的动力学行为的影响.结果表明，裂纹故障能够引起齿轮系统的幅值跳跃、分岔现象和系统共振，从而为齿轮箱的设计及裂纹故障的诊断提供依据.

齿轮传动系统；裂纹故障；时变啮合刚度；非线性间隙；谐波平衡法

0 引言

对齿轮箱故障的研究较多，但多数研究的重点在实测信号的故障识别与检测［3－8］，而对故障机理的研究较少.另外，对齿轮动力学机理的研究较多，一般在齿轮系统无故障情况下对系统的稳定性、混沌和分岔等机理［9－11］进行研究.文献［12－13］通过有限元法分析裂纹扩展，研究裂纹对系统模态的影响等动力学行为.Wu Shiyan等［14］分析齿轮裂纹程度对啮合刚度的影响，并通过刚度的变化分析裂纹演化的故障机理.Fakher C等［15］考虑裂纹对齿轮啮合刚度的影响.马锐等［16］建立含裂纹故障的齿轮副扭转振动模型，分析齿轮裂纹故障引起的动力学特征.

齿轮裂纹故障主……