申勇,章翔峰,姜宏,周建星,王成龙,乔帅,马铜伟

(新疆大学机械工程学院,830047,乌鲁木齐)

齿轮传动系统因具有高安全性、高稳定性等特点从而被广泛应用于电力、航天、能源装备等领域。然而,齿轮传动系统工作环境相对恶劣且受多源激励共同作用,故在其服役期间易发生不同程度故障,严重时常引发安全事故。因此,对其全生命周期劣化程度进行评估具有重要意义。

针对此课题,国内外学者分别从故障机理及故障诊断等方面开展了大量研究。Parker等利用半解析法求解了齿轮副二维有限元模型的啮合刚度及非线性特性[1-2]。Howard等借助有限元软件计算了裂纹故障下的齿轮副啮合刚度,并结合集中质量法建立了单级减速器的扭转振动模型[3]。在此基础上,Wu等考虑了齿轮的横向振动建立了6自由度齿轮系统动力学模型,研究了含轮齿裂纹故障的传动系统的振动特性[4]。张建宇等基于变截面阶梯悬臂梁假设建立含不同尺寸裂纹的轮齿模型,总结了轮齿劣化特性[5]。曲震等基于线弹性断裂力学研究了单对齿轮副的齿根裂纹轨迹及动态啮合过程的影响因素[6]。综上,在以往对于齿轮故障的研究,大多建立单对齿轮的集中质量法模型,未有效考虑传动轴柔性,以致得到的轴承位置振动响应及轴承间载荷分配误差较大。为此,Neriya较早将有限元法引入齿轮转子动力学领域[7]。在此基础上,常乐浩等基于有限元思想提出了一种齿轮箱通用建模方法,结果表明,计入轴段柔性后齿轮副与轴承动态响应求解精度更高,与现实情况更加贴合[8]。……