王 龙，田怀谷，李 森，刘守法，董 锋

(1. 西京学院机械工程学院，陕西西安710123; 2. 西安热工研究院有限公司，陕西西安710032)



基于ANSYS的齿轮根部裂痕故障诊断法*

王 龙1，田怀谷1，李 森1，刘守法1，董 锋2

(1. 西京学院机械工程学院，陕西西安710123; 2. 西安热工研究院有限公司，陕西西安710032)

利用集总参数法建立了齿轮动力学模型，并以龙格-库塔数值法求解齿轮的振动响应。使用ANSYS 软件建立了无缺陷齿轮组与带齿根裂纹齿轮组模型，分析了两种齿轮组在多种转速下的振动特性。研究表明，齿根处裂纹对齿轮啮合刚度等效弹簧的振动频率影响不明显，且随着齿轮转速增大，带裂纹齿轮组振幅的均方根值略高于无缺陷齿轮组；带裂纹齿轮组在最大振幅附近产生边频现象，且齿轮转速越高边频越明显，此特征可用来判断齿轮组是否存在故障。

集总参数法 有限元分析 动态响应 等效弹簧

0 引言

齿轮广泛应用于工业机械、农业机械、航空航天和车辆的动力传输系统中，产生故障的形式有轮齿折断、疲劳点蚀和磨损等，这些故障会使齿轮产生周期性脉动力，在振动信号上体现为调制现象，在频谱图上会出现一系列的调制边频带[1-4]。振动的产生会使设备磨损严重、产生振动和噪音，造成严重经济损失，因此近年来齿轮动态特性一直都是工程领域的研究重点。

本文利用集总参数法和有限元法，对时域和频域内齿轮啮合振动特点进行了深入分析，讨论了齿根处有裂纹齿轮的振动特性，以期利用振动信号来判断齿根处是否出现裂纹。……