论文部分内容阅读
齿轮传动系统是机械中应用最多的传动装置,在机械设备工作的过程中,齿轮传动系统的运行状态对整个机械设备的工作往往起到很关键的作用。本文首先以齿轮系统故障模拟试验台为研究对象,分析齿轮传动过程中产生的热效应以及热效应对啮合刚度的影响,并分析点蚀对齿轮热效应的影响;随后运用正态分布理论模拟点蚀位置,运用能量法分析正态分布点蚀齿轮啮合刚度;通过齿轮啮合刚度结果分析出点蚀对齿轮啮合系统动态特性的影响;最后,以风力发电机齿轮箱为研究对象,分析齿轮传动系统的动态特性。主要研究内容如下:(1)运用有限元软件建立健康及含不同程度点蚀故障的齿轮轮齿模型,并运用热力学理论施加相应的热边界条件以模拟轮齿啮合时产生的热效应,对齿轮轮齿温度场进行分析,并分析齿轮热效应对啮合刚度的影响。结果显示,轮齿两侧温度较低,中间节线附近靠近齿顶一侧温度较高;当齿轮轮齿出现点蚀时,温度升高,当点蚀的面积沿着齿宽方向扩大时,轮齿的温度升高不明显,而沿齿廓方向扩大时温度有明显升高;齿轮啮合产生的热效应对齿轮啮合刚度影响较小。(2)运用正态分布理论模拟点蚀位置,并运用能量法分析不同程度点蚀对齿轮啮合刚度的影响。结果显示,点蚀程度越重,啮合刚度下降的越多。接着,运用有限元方法与ISO 6336-1:2006计算出齿轮啮合刚度与能量法进行对比,验证了能量法计算啮合刚度结果的可靠性与准确性。(3)考虑含点蚀对齿轮系统动态特性的影响,在分析出正态分布点蚀齿轮啮合刚度的基础上,建立6自由度齿轮系统动力学模型,采用集中参数法运用Runge-Kutta迭代方程分析出不同程度点蚀对系统振动响应的影响。结果表明,当齿轮出现点蚀,齿轮系统会受到振动冲击,点蚀程度越重,受到的振动冲击越大。(4)以风力发电机齿轮箱上的齿轮传动系统为研究对象,建立16自由度的齿轮-轴承-转子的传动系统动力学模型。分析出点蚀对齿轮-轴承-转子传动系统中齿轮和轴承的振动响应,提供其振动响应分析点蚀对齿轮传动系统动态特性的影响。结果表明,点蚀对主动轮y方向和θ方向振动冲击较大,对从动轮x方向冲击较小;齿轮点蚀故障对轴承也产生振动冲击,点蚀程度越大,振动冲击越明显。