机械工程学报

作者：沈智宪, 乔百杰, 罗巍, 杨来浩, 陈雪峰

单位：1. 西安交通大学机械工程学院 西安 710049;2. 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 西安 710049

关键词：齿轮磨损,动力学模型,时变啮合刚度,传递误差,动态响应,诊断指标；

基金：国家重点研发计划（2018YFB1702400）、国家自然科学基金（51705397和51705398）和陕西省自然科学基金（2019KJXX-043）资助项目。

齿轮磨损属于典型的早期故障，为监测齿轮磨损状态，开展齿轮磨损故障机理与诊断指标研究。采用解析建模的方法，定量研究了齿轮磨损对时变啮合刚度和无负载静态传递误差动力学参数的影响规律：采用Archard磨损模型计算齿轮齿面磨损深度，获得沿齿廓方向的非均匀磨损分布；采用势能法计算齿轮啮合刚度，揭示了齿轮磨损对啮合刚度幅值影响的定量规律；将齿轮磨损等效为轮齿齿廓偏差，揭示了齿轮磨损对无负载静态传递误差影响的定量规律。采用集中参数法建立齿轮传动的动力学模型，通过两级直齿轮疲劳寿命试验对比验证了齿轮磨损动态响应特征。结果表明，齿轮磨损主要影响齿轮啮合频率及其谐波成分，同时啮合频率及其谐波的边频带以转频为主，且随磨损增加出现明显变化。基于获得的磨损动态响应特征，构造了四个基于振动信号啮合频率边带的诊断指标，该指标对磨损状态变化敏感，通过仿真和试验验证了指标的有效性和鲁棒性。

来源：2021年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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