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行星齿轮系损伤的动力学模型与分析研究

发布时间:2018-09-13 15:16
【摘要】:行星齿轮系作为一种有着效率高、体积小、重量轻等诸多优点的传动机构,在直升机变速箱、风力发电增速箱以及工程机械等机械装备中得到了广泛应用。但由于其多在风沙、潮湿、低速重载等恶劣环境中工作,常会导致其太阳轮等重要部件出现轮齿齿根疲劳断裂、缺齿、点蚀损伤等故障,造成重大损失。因而,对行星齿轮系齿轮损伤动力学模型的研究,将会对行星齿轮箱故障预测和诊断起到有效的指导作用。本文对行星齿轮系损伤动力学模型进行了研究和分析。文章从行星轮系的结构特点着手,研究了国内外相关动力学模型,并使用集中质量法对典型2K-H型行星齿轮系建立考虑时变啮合刚度和啮合间隙等非线性因素的纯扭转动力学模型。然后通过分析系统参数对动力学模型的影响,确定以刚度的变化作为切入点,研究行星轮系损伤动力学模型。接下来,本文通过使用能量法来计算齿轮啮合刚度,结合齿轮典型损伤的特点,重点分析研究了齿轮齿根裂纹、缺齿和点蚀损伤对齿轮副时变啮合刚度的影响,以此得到损伤齿轮副时变啮合刚度模型。最后得到行星齿轮系齿轮损伤的动力学模型,进而通过MATLAB软件求解并仿真,对仿真信号进行典型故障的特征分析,得到不同损伤的信号特征。
[Abstract]:As a transmission mechanism with many advantages such as high efficiency, small volume and light weight, planetary gear system has been widely used in helicopter gearbox, wind power growth box, construction machinery and other mechanical equipment. However, due to its work in the harsh environment such as wind and sand, humidity, low speed and heavy load, it often leads to fatigue fracture, tooth loss, pitting damage and so on in the important parts such as sun wheel, which results in great losses. Therefore, the research on the dynamic model of planetary gear damage will play an effective guiding role in the fault prediction and diagnosis of planetary gear box. In this paper, the damage dynamics model of planetary gear system is studied and analyzed. Based on the structural characteristics of planetary gear trains, this paper studies the relevant dynamic models at home and abroad. A pure torsional dynamic model considering nonlinear factors such as time-varying meshing stiffness and meshing clearance is established for typical 2K-H planetary gear system by means of lumped mass method. Then, by analyzing the influence of system parameters on the dynamic model, the damage dynamic model of planetary gear train is studied with the change of stiffness as the starting point. Then, this paper uses energy method to calculate the gear meshing stiffness. Combining with the characteristic of gear typical damage, the influence of tooth root crack, tooth failure and pitting damage on the gear pair's time-varying meshing stiffness is analyzed. The time-varying meshing stiffness model of damaged gear pair is obtained. Finally, the dynamic model of the planetary gear system gear damage is obtained, and then solved and simulated by MATLAB software, the characteristic of the typical fault of the simulation signal is analyzed, and the signal characteristics of different damage are obtained.
【学位授予单位】:华北电力大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH132.41

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本文编号:2241549

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