含裂纹两级人字齿轮传动系统弯-扭-轴-摆模型建立及振动特性影响

作     者：王雨佳 董皓 毕越 李小漫 刘升升 

作者机构：西安工业大学机电工程学院 西安工业大学高端齿轮传动数智化陕西省高校工程研究中心 

出 版 物：《制造技术与机床》 (Manufacturing Technology & Machine Tool)

年 卷 期：2024年

学科分类：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：国家自然科学基金(52375062) 陕西省教育厅科研计划项目资助(23JC038) 西安市科技计划项目(23GXFW0037) 直升机动力学全国重点实验室开放基金资助(2024-ZSJ-LB-03-01) 

主　　题：人字齿轮 裂纹 时变啮合刚度 弯扭轴摆 动力学 振动特性 

摘      要：为揭示裂纹对两级人字齿轮传动系统的振动特性的影响规律，建立了考虑裂纹、时变啮合刚度、退刀槽、误差等因素的48自由度的弯-扭-轴-摆耦合动力学模型。模型中，采用势能法计算了含裂纹的两级人字齿轮传动系统中各齿轮副的时变啮合刚度，分析了裂纹对系统时变啮合刚度的影响。利用Runge-Kutta数值积分法进行求解，得到了表征振动特性的时域、频域、相图和Poincare图，并分析了裂纹对两级人字齿轮传动系统振动影响。通过试验，对比分析了正常齿轮与裂纹齿轮对系统振动特性的影响。结果表明：当齿轮出现裂纹时，系统的时变啮合刚度减小，并且随着裂纹的加剧，时变啮合刚度进一步降低；在裂纹的影响下，系统出现周期性冲击现象，在啮合倍频附近会出现明显的边频带，且随着裂纹的加剧系统的振动越来越明显；试验结果与理论分析一致性较好，能够为系统动态设计提供理论依据。