齿轮故障演化的非线性动力学机理与实验研究

Abstract

由于齿轮传动存在间隙、摩擦以及时变刚度,其动力学特性具有强烈的非线性。当齿轮发生故障时,如点蚀、剥落以及断齿,振动信号往往伴随有超谐波、次谐波等非线性特征,给齿轮故障诊断带来一定困难,因此有必要研究齿轮不同故障程度时的非线性振动机理。通过应用傅里叶级数来描述齿轮时变刚度,一定程度上避免了分段函数刚度突变问题;通过引入齿轮故障程度因子来描述齿轮故障程度,建立了齿轮故障程度的非线性动力学模型;并搭建齿轮故障演化实验台进行相关实验。仿真和实验结果表明,在一定摩擦因数以及转速时,齿轮非线性振动与转速以及齿面摩擦因数有关,与故障程度没有直接关系。

Keywords

• 齿轮;非线性;动力学;故障演化;故障诊断