行星齒輪傳動系統(tǒng)故障狀態(tài)下非線性動力學(xué)研究.pdf

1、風(fēng)電齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件，而行星齒輪傳動系統(tǒng)是風(fēng)電齒輪箱的重要組成部分，其故障率高且難以識別。目前，風(fēng)電齒輪箱的振動機(jī)理及故障機(jī)理尚未清楚，利用行星輪多級齒輪傳動系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺模擬風(fēng)電齒輪傳動系統(tǒng)，研究行星輪多級齒輪傳動系統(tǒng)的非線性動力學(xué)振動特性、耦合特性及故障特性，為多級齒輪傳動系統(tǒng)及風(fēng)電齒輪箱的在線檢測及故障診斷提供理論依據(jù)。
　　本論文將采用數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合的方法，針對兩級定軸齒輪+一級行星輪的行星輪多級齒輪傳

2、動系統(tǒng)進(jìn)行非線性動力學(xué)特性、耦合特性及故障振動特性分析。主要研究內(nèi)容
　　采用集中質(zhì)量法分別建立單級定軸齒輪、兩級定軸齒輪、行星齒輪傳動系統(tǒng)及行星輪多級齒輪傳動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)動力學(xué)模型。對四種系統(tǒng)的模型進(jìn)行無量綱化處理，得到各系統(tǒng)的非線性動力學(xué)微分方程。
　　對正常狀態(tài)下四種系統(tǒng)的非線性動力學(xué)微分方程進(jìn)行求解，得到各系統(tǒng)的非線性動力學(xué)特性。對比單級齒輪與兩級齒輪、兩級齒輪與行星輪多級齒輪傳動系統(tǒng)的動力學(xué)特性，研究兩級及多級齒輪系

3、統(tǒng)的動力學(xué)耦合特性及動態(tài)關(guān)聯(lián)特性，研究發(fā)現(xiàn)多級系統(tǒng)的耦合特性使得一級突跳點(diǎn)減少，而動態(tài)關(guān)聯(lián)特性將行星輪的混沌引入定軸。
　　通過時(shí)變嚙合剛度模型模擬齒輪裂紋及斷齒故障，并利用綜合嚙合誤差模擬齒輪磨損故障。分析定軸裂紋、行星輪斷齒、磨損三種單一故障下各系統(tǒng)的故障特性，及定軸裂紋與行星輪斷齒、定軸裂紋與行星輪磨損兩種耦合故障下行星輪多級齒輪傳動系統(tǒng)的故障特性。對比同種故障在不同系統(tǒng)中的動態(tài)特性變化，總結(jié)各類故障的故障特性及故障耦合特性

4、，找出行星輪多級齒輪傳動系統(tǒng)的故障頻率特征及連帶頻率特征。通過連帶頻率特征識別出實(shí)驗(yàn)信號中的未知峰值成因，并依據(jù)連帶頻率特征識別出實(shí)驗(yàn)臺故障。
　　對行星輪多級齒輪傳動系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，得到系統(tǒng)穩(wěn)定性隨間隙的變化過程。針對系統(tǒng)出現(xiàn)的亞諧共振狀態(tài)，研究亞諧共振發(fā)生的區(qū)間及影響亞諧共振的參數(shù)，考察單一故障及耦合故障對系統(tǒng)亞諧共振及穩(wěn)定性的影響。研究表明定軸裂紋及磨損故障對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響較大，行星輪斷齒對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響不大，而三者的