基于动力学的齿轮齿面故障模拟方法的研究

摘要

当齿面产生剥落时,其啮合刚度变化引起的振动响应特征是实现剥落故障诊断的重要依据.基于动力学研究,建立直齿圆柱齿轮副啮合振动分析模型,简要分析其动力学特性.以有限元软件为基础,运用ANSYS/LS-DYNA分别建立完整齿面齿轮(以下简称正常齿轮)副和齿面有剥落齿轮(以下简称故障齿轮)副的冲击特性有限元仿真模型,对其进行动力学仿真,得到相同加载和初始条件下,正常齿轮和故障齿轮的相关参数随时间变化曲线.通过对比,分析得到故障齿轮的故障特征,齿面剥落的存在使得齿轮综合啮合刚度明显减小,加上系统时域信号中存在周期性冲击响应,使得故障信号更加明显和具有周期性.通过对正常齿轮和故障齿轮不同位置的振动信号进行仿真,并和试验结果进行对比,验证仿真的正确性,从而为齿面故障诊断和嵌入式传感器的优化布置提供参考.