斜齿圆柱齿轮传动装置故障诊断研究

【摘要】本文以减速机斜齿轮传动装置为研究对象，以齿轮时变啮合刚度为基础，对其在有、无齿根裂纹状态下进行动力学仿真模拟与故障诊断研究。主要研究工作如下:（1）利用UG软件对减速机中的二级斜齿轮传动装置进行三维参数化建模和装配，通过软件数据接口导入到ADAMS环境中，建立齿轮传动装置的虚拟样机模型，并对其进行多体动力学仿真，研究齿轮的动态啮合特性，验证了本文建立的斜齿轮传动模型正确，并为后续研究提供参考依据。（2）利用ABAQUS软件建立了有、无裂纹斜齿轮副的有限元模型，进行有限元分析，通过后处理提取分析结果得到齿轮的时变啮合刚度曲线，研究了齿根裂纹对齿轮齿面接触力、轮齿变形和啮合刚度的影响。（3）建立了一对斜齿轮副在有、无齿根裂纹情况下的两自由度动力学模型和运动微分方程，利用Matlab数值运算对动力学方程进行求解计算，分别获得了齿轮系统在有、无裂纹状态下的动力学特性曲线，分析了裂纹故障对齿轮动力学特性的影响。（4）利用小波分析和频谱分析方法对含齿根裂纹齿轮的动力学仿真信号进行故障诊断研究，分别获得了裂纹故障的时域冲击脉冲周期特性和频域特征，证明了利用小波分析方法诊断齿轮裂纹故障的可行性。（5）通过台架试验验证了对齿根裂纹故障模拟和诊断的正确性。通过线切割方法在斜齿轮齿根上产生与数值计算模型中同一齿轮相同尺寸和位置的模拟齿根裂纹，用加速度传感器采集减速机斜齿轮传动装置在有、无裂纹状态下的箱体振动信号，通过利用小波分析和频谱分析方法分别对振动信号进行时、频域分析，对齿根裂纹进行故障诊断的试验研究。结果表明，试验结果与理论分析及数值模拟结果基本一致，验证了本文裂纹故障数值模拟方法的正确性，同时也验证了利用小波分析方法检测裂纹故障的可行性和有效性，为齿轮裂纹故障诊断方法提供了研究依据。
【作者】冯丽镘；
【导师】孔德文；
【作者基本信息】吉林大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】斜齿轮；裂纹；啮合刚度；动力学仿真；故障诊断；

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