裂纹劣化诱导多非线性耦合行星齿轮动力学分析
朱智杰
姜宏
章翔峰
崔超超
新疆大学 机械工程学院,乌鲁木齐 830049
摘要：[目的]针对势能法偏重提高齿轮啮合刚度计算准确性,忽视齿间耦合、齿轮动态挠度及载荷对啮合刚度影响的问题,开展裂纹劣化诱导多非线性耦合行星齿轮动力学分析.[方法]首先,采用有限元方法将正常齿啮合划分为4个阶段、裂纹齿啮合划分为7个阶段,明确载荷与裂纹故障对齿轮箱刚度的激励作用;其次,采用分段函数对受载荷影响的正常齿啮合刚度进行参数化表达,量化载荷对单双齿啮合区间的影响规律;然后,综合考虑裂纹故障诱导的时变啮合刚度、变齿侧间隙、支撑轴承刚度与阻尼等非线性因素,建立行星齿轮系统集中质量动力学模型;最后,搭建风力发电行星齿轮箱试验台,验证了所建模型的有效性.[结果]结果表明,基于收敛载荷,随载荷增大,齿轮重合度增加8.47%,单齿啮合区减少42.09%;裂纹故障在10～50 N∙m小载荷区间对啮合刚度影响显著,最大平均误差达3.85%,载荷超过100 N∙m时误差收敛于0.68%;太阳轮裂纹故障会在啮合频率及其倍频两侧产生以太阳轮转频为间隔的边频带.仿真与试验结果一致性良好,可为行星齿轮箱故障诊断时频域分析提供参考.
关键词：行星齿轮啮合刚度齿根裂纹有限元载荷
分类号：TH113.1(机械学（机械设计基础理论）)
资助基金：国家自然科学基金(52265016)
论文发表日期：2026-06-30
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 34-42 )
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