基于改进分形方法的齿面磨损故障直齿轮啮合特性分析

作     者：刘子濛 常成 胡昊东 马辉 张顺豪 赵松涛 张晓旭 彭志科 LIU Zi-meng;CHANG Cheng;HU Hao-dong;MA Hui;ZHANG Shun-hao;ZHAO Song-tao;ZHANG Xiao-xu;PENG Zhi-ke

作者机构：School of Mechanical Engineering and AutomationNortheastern UniversityShenyang 110819China Key Laboratory of Vibration and Control of Aero-Propulsion SystemNortheastern UniversityShenyang 110819China Harbin Marine Boiler and Turbine Research InstituteHarbin 150078China School of Mechanical EngineeringTongji UniversityShanghai 201804China Institute of Vibration Shock&NoiseState Key Laboratory of Mechanical System and VibrationShanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China 

出 版 物：《Journal of Central South University》 (中南大学学报（英文版）)

年 卷 期：2024年第31卷第5期

页      面：1619-1636页

核心收录：

学科分类：0806[工学-冶金工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：Project(J2019-IV-0018-0086) supported by the National Science and Technology Major Project China 

主　　题：直齿轮 啮合特性 分型接触 齿面摩擦力 磨损故障 

摘      要：考虑实际的轮齿表面微观形貌,建立了轮齿间相互作用的三维分形接触模型。结合轮齿承载接触分析方法,考虑轮齿间摩擦力的影响,建立了直齿轮副的时变啮合刚度模型,并通过有限元方法进行了验证。结合Archard磨损模型,考虑齿面粗糙度和摩擦力的影响,分析了齿面磨损故障状态下直齿轮副的啮合特性和磨损深度,同时分析了摩擦力和分形参数对时变啮合刚度和磨损深度的影响。摩擦力导致节线处的时变啮合刚度发生突变。当直齿轮副处于双齿啮合时,摩擦因数的增加和分形维数的降低导致磨损深度的增加和时变啮合刚度的降低。时变啮合刚度随分形维数的变化呈线性变化。分形维数对时变啮合刚度和磨损深度的影响随着磨损周期的增加更为明显,超过了摩擦因数对其的影响。