一种考虑延长啮合的裂纹齿轮转子系统动力参数确定方法

摘要

本发明涉及一种考虑延长啮合的裂纹齿轮转子系统动力参数确定方法，该方法为获取健康齿轮的基本参数和裂纹齿轮的基本参数及裂纹参数，建立齿轮的包含基体刚度的齿轮啮合刚度模型，利用有限元方法计算齿轮的主动轮的基体刚度和从动轮的基体刚度，确定包含基体刚度的啮合刚度模型的齿轮基体刚度修正系数，利用求解齿轮传递误差方法确定齿轮的轮齿变形，得到考虑延长啮合的齿轮时变啮合刚度，获取齿轮转子系统的轴及轴承的基本参数，得到齿轮转子系统的刚度矩阵K，根据齿轮转子系统的刚度矩阵K构建出考虑延长啮合的齿轮转子系统振动响应分析模型，确定健康齿轮和裂纹齿轮的系统振动响应结果。

主权项

一种考虑延长啮合的裂纹齿轮转子系统动力参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取健康齿轮的基本参数和裂纹齿轮的基本参数及裂纹参数；步骤2：建立齿轮的包含基体刚度的齿轮啮合刚度模型；步骤2.1：令j为当前齿轮啮合位置，i＝1、2、3为齿轮转动方向相邻的三个齿对，令不考虑延长啮合的齿轮对1处于啮合状态且齿轮对2刚发生接触为初始位置，利用传统解析法建立第i对轮齿的齿轮啮合刚度模型；步骤2.2：利用解析法建立齿轮在j啮合位置时包含基体刚度的齿轮啮合刚度模型；步骤3：计算考虑延长啮合的齿轮时变啮合刚度；步骤3.1：利用有限元方法计算齿轮的主动轮的基体刚度和从动轮的基体刚度，确定包含基体刚度的啮合刚度模型的主动轮的齿轮基体刚度修正系数和从动轮的齿轮基体刚度修正系数；步骤3.2：利用求解齿轮传递误差方法确定齿轮的轮齿变形，得到不同啮合位置的考虑延长啮合的齿轮啮合刚度，即考虑延长啮合的齿轮时变啮合刚度；步骤3.2.1：计算齿轮在初始位置时的包含基体刚度的齿轮啮合刚度；步骤3.2.2：根据齿轮在j前一个啮合位置时的包含基体刚度的齿轮啮合刚度确定齿轮在j啮合位置时齿轮传递误差；步骤3.2.3：根据齿轮在j啮合位置时齿轮传递误差确定齿轮在j啮合位置时同时啮合的所有轮齿对的齿轮啮合刚度，代入齿轮在j啮合位置时包含基体刚度的齿轮啮合刚度模型，得到齿轮在j啮合位置时的考虑延长啮合的齿轮啮合刚度；步骤3.2.4：计算齿轮在不同啮合位置的考虑延长啮合的齿轮啮合刚度，即考虑延长啮合的齿轮时变啮合刚度；步骤4：确定齿轮转子系统的刚度矩阵K；步骤4.1：获取齿轮转子系统的轴及轴承的基本参数；步骤4.2：利用矩阵变换将考虑延长啮合的齿轮时变啮合刚度和齿轮转子系统的轴及轴承的基本参数进行扩展，得到齿轮转子系统的刚度矩阵K；步骤5：根据齿轮转子系统的刚度矩阵K构建出考虑延长啮合的齿轮转子系统振动响应分析模型：其中，M为齿轮转子系统的质量矩阵，C为齿轮转子系统的阻尼矩阵，G为齿轮转子系统的陀螺矩阵，u为齿轮转子系统的位移，为u的一阶导数，为u的二阶导数，F_u为齿轮转子系统的外力向量；步骤6：获取齿轮转子系统的质量矩阵M、齿轮转子系统的阻尼矩阵C和齿轮转子系统的陀螺矩阵G，利用齿轮转子系统的刚度矩阵K，采用Newmark‑β数值算法求解考虑延长啮合的齿轮转子系统振动响应分析模型，确定健康齿轮和裂纹齿轮的系统振动响应结果：齿轮转子系统的固有特性、齿轮转子系统的时域分析图和齿轮转子系统的频域分析图。