齿轮系统在复杂的工况条件下,容易产生裂纹故障,对正常运转造成困难.时变啮合刚度作为齿轮传动系统重要内部激励之一,刚度的变化能够良好地反映齿轮的动力学响应,因此使用精确的刚度算法能够有效地进行齿轮系统动力学特征分析.考虑齿轮过渡曲线函数,通过分析完整的齿廓曲线,采用势能法计算齿轮时变啮合刚度,研究10种不同裂纹长度的刚度变化.考虑时变啮合刚度和齿间滑动摩擦,建立6自由度齿轮系统动力学模型,利用Runge-Kutta法仿真求解齿轮不同裂纹长度时的动力学响应.通过分析位移响应发现齿轮存在裂纹时会产生冲击特征,随着裂纹长度增加,冲击特征越来越明显.最后比较分析了多种统计指标随裂纹扩展程度的变化趋势,结果表明峭度指标对故障特征最为敏感.
时变啮合刚度 轮齿裂纹 齿轮动力学模型 振动特征分析