丁 闯，张兵志，冯辅周，任国春

（装甲兵工程学院 机械工程系，北京 100072）

行星轮系动力学仿真分析与故障诊断

丁 闯，张兵志，冯辅周，任国春

（装甲兵工程学院 机械工程系，北京 100072）

目前行星齿轮箱已经在军用和民用装备中广泛应用，研究行星齿轮箱的故障诊断方法意义重大。为了研究行星齿轮传动的故障机理，揭示其故障特征，本文建立了行星齿轮系统的动力学模型，研究了齿轮裂纹对齿轮啮合刚度的影响，得出了齿轮正常、太阳轮裂纹和行星轮裂纹等三种状态下系统的频率特征，总结了故障特征频率；最后试验验证了仿真结果的有效性，得出的故障特征频率可用于行星轮系的故障诊断。

振动与波；行星轮系；动力学模型；啮合刚度；裂纹损伤；特征频率；故障诊断

由于行星传动具有重量轻、体积小、传动比大、承载能力强、传动效率高等诸多优点，因此已被广泛应用于作战飞机、舰船、装甲车辆、自行火炮及风力发电和工程机械等军用和民用装备中。然而，在实际使用过程中，行星传动箱不仅承受重载负荷，且运行工况复杂多变，行星传动中的太阳轮、行星轮和齿圈等关键部件容易出现故障。而行星传动作为传动系中的关键系统，一旦出现问题没有及时发现将导致严重的后果[1]。

目前，国内外学者对定轴齿轮箱故障诊断进行深入研究，揭示了定轴齿轮箱故障的故障机理，提出一系列卓有成效的诊断方法，取得了丰硕的成果。然而行星齿轮箱的结构不同于定轴齿轮箱，其一般由太阳轮、多个行星轮、齿圈、行星架等组成，通常齿圈固定，太阳轮绕中心轴旋转，而行星轮不仅绕各自中心轴自转，同时绕太阳轮中心轴公转，行星排结构如图1所示。……