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1、第52卷第13期机械工程学报Vol.52No.132016年7月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJul.2016DOI：10.3901/JME.2016.13.111*行星轮系动力学新模型及其故障响应特性研究1,21,21,21,21,21,2雷亚国罗希刘宗尧卢帆勃林京汤伟(1.西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049；2.陕西省机械产品质量保障与诊断重点实验室西安710049)摘要：行星轮系中零部件多、结构复杂，建模难度大。行星轮既自转又公转，导致啮合点到固定在箱体上的传感器之间的距
2、离时刻变化，从而产生振动传递路径时变效应，增加了振动响应的复杂性。现有的动力学模型大多针对正常情况下的行星轮系进行建模，而且未考虑振动传递路径时变效应对振动响应的影响。针对以上不足，推导了行星轮系正常、裂纹及剥落三种情况下的时变啮合刚度算法，考虑振动传递路径时变效应的影响，建立了相应的动力学模型，求解得到行星轮系正常、裂纹及剥落时的动态响应，并分析了它们的频谱特性。搭建了行星齿轮箱试验台以获取振动响应信号，与模型响应信号进行了对比分析，结果验证了动力学模型的准确性，为行星轮系的健康监测提供了理论依据。关键词：行星轮系；振动传递路径
3、；时变效应；动力学模型中图分类号：TH17ANewDynamicModelofPlanetaryGearSetsandResearchonFaultResponseCharacteristics1,21,21,21,21,21,2LEIYaguoLUOXiLIUZongyaoLUFanboLINJingTANGWei(1.StateKeyLaboratoryforManufacturingSystemsEngineering,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049;2.ShaanxiKeyLabor
4、atoryofMechanicalProductQualityAssuranceandDiagnostics,Xi’an710049)Abstract：Becauseplanetarygearsetscontainmanycomponentsandhavecomplextransmissionstructures,theirdynamicmodelsaredifficulttobeestablished.Besides,theplanetgearsrotatearoundnotonlytheirowncenters,butalso
5、thecenterofthesungear,andthetime-varyingdistancesfromgearmeshingpointstothefixedtransducersaddthecomplexityofvibrationresponse.Mostofthedynamicmodelsreportedincurrentliteratureareunderhealthyconditions,andthetime-varyingeffectsoftransmissionpathsareignoredinthesemodel
6、s.Aimingattheseshortcomings,anewdynamicmodelofplanetarygearsetsisestablished,inwhichthetime-varyingmeshstiffnessunderhealthy,crackedandspallingconditionsinplanetarygearsetsiscalculatedrespectively,andthetransmissionpathsareconsidered.Usingthismodel,geardynamicresponse
7、sareobtainedandcomparedwithvibrationsignalscapturedfromaplanetarygearboxtestrig.Thecomparisonverifiesthevalidityofthedynamicmodel,andprovidesatheorybasisforhealthmonitoringofplanetarygearsets.Keywords：planetarygearsets；transmissionpaths；time-varyingeffect；dynamicmodel
8、s立行星轮系动力学模型，研究齿轮故障时的振动响*0前言应特性，对理解齿轮振动产生的根源及其健康监测至关重要。行星轮系是应用广泛的机械传动系统。然而行行星轮系传动过程存在振动传递路径时变效星轮系工作环境恶劣，运行过程中时常出现裂纹、应。行星轮不仅自转
