王　鑫， 徐玉秀， 武宝林， 李涛涛

(1.天津工业大学 机械工程学院,天津　300387； 2.现代机电装备技术重点实验室,天津　300387；3.三一重型能源装备有限公司,北京　102206)

两级定轴齿轮断齿故障的非线性耦合特性研究

王鑫1,2， 徐玉秀1,2， 武宝林1， 李涛涛3

(1.天津工业大学 机械工程学院,天津300387； 2.现代机电装备技术重点实验室,天津300387；3.三一重型能源装备有限公司,北京102206)

为研究两级齿轮传动系统断齿故障的非线性耦合特性，建立了包含时变啮合刚度、齿侧间隙和综合啮合误差等非线性因素的单级及两级齿轮量纲一动力学方程。利用数值方法对建立的非线性微分方程进行求解，获得系统的分岔图、相图及Poincaré截面，对比研究两系统中一级齿轮随激励频率变化的分岔特性及断齿故障下的故障特性。研究结果表明：耦合特性使两级齿轮系统的周期运动区间增加，幅值亦增加，混沌区间缩短并延迟，对混沌起到抑制作用；断齿故障使单级齿轮系统突跳点增加，同时阵发周期运动出现变化，且变化趋势不确定，对于两级齿轮系统仅使阵发周期运动幅值增加。

齿轮传动；非线性耦合动力学；混沌；分岔；故障

齿侧间隙可使齿轮系统的动力学行为成为非线性状态。对于含两个齿侧间隙的两级齿轮系统的动力学状态将产生非线性耦合，会使系统的混沌运动状态发生改变[1-2]。当上述系统有故障时，就会引起故障激励与齿侧间隙的非线性状态的复杂耦合，使系统的复杂动力学状态难以确定，对此故障也难以识别。……