含裂纹故障的行星齿轮系统非线性动力学研究

【作者】 刘随贤； 胡爱军； 邢磊； 向玲；

【机构】 华北电力大学机械工程系；

【摘要】 由于信号调制和多级耦合的影响,多级行星齿轮系统的故障诊断较为困难。本文从非线性动力学的角度,研究含裂纹故障的多级行星齿轮系统的动态特性和故障机理。建立了含太阳轮齿根裂纹故障的多级行星齿轮系统非线性动力学模型,采用能量法计算各齿轮副的啮合刚度。通过全局分岔图、均方根曲线图、相轨迹图、Poincaré截面、时间序列图和FFT频谱图,比较了含齿根裂纹故障和无故障时行星齿轮系统的动态响应,分析了裂纹演化对系统动力学行为的影响。结果表明,裂纹故障的存在会引起系统动力学行为发生改变,裂纹失效对扭转振动的影响与转速有着明显的关系。裂纹失效降低了系统的稳定性,表现为吸引子的不规则膨胀,相轨迹发散。此外,由于裂纹故障的存在,时间序列图中出现周期性冲击序列,啮合频率附近出现以故障特征频率为间隔的边频带。通过对行星齿轮箱实验台振动信号进行分析,验证了理论分析结果。更多还原