含裂纹故障的双齿圈人字行星齿轮传动系统动力学仿真与均载分析
任菲
臧旭
王才东
张德海
崔光珍
王良文
巩晓赟
李立伟
杨贺
杜燕来
郑州轻工业大学 机电工程学院,河南 郑州 450002
摘要：目的 研究不同类型裂纹故障对双齿圈人字行星齿轮传动系统接触力特性和均载性能的影响规律.方法 基于SolidWorks和ADAMS进行故障联合仿真研究,分别建立健康状态和行星轮上具有贯穿型、非贯穿型和端面贯穿型3种不同裂纹故障的双齿圈人字行星齿轮传动系统精确虚拟样机模型,采用GSTIFF积分法求解健康和不同典型裂纹故障状态下的轮齿接触力,计算系统均载系数,分析内、外啮合副在时频域上的接触力特性和系统均载特性的变化规律.结果 结果表明,健康状态下各齿轮副的接触力呈稳定的周期性变化,仿真基频与啮合频率数值相差仅1%;系统内、外啮合副均载系数为1.006和1.007,啮合传动表现出良好的均载性能.存在裂纹故障时,贯穿型裂纹深度扩展到 30 mm时,内、外啮合副均载系数增大 6.2%和9.2%;贯穿型裂纹角度扩展到60°时,内、外啮合副均载系数增大6.6%和7.8%;非贯穿型裂纹有效长度扩展到120 mm时,内、外啮合副均载系数增大4.3%和4.1%;端面贯穿型裂纹有效宽度扩展到150 mm时,内、外啮合副均载系数增大10.8%和11.4%.结论 随着裂纹故障程度加深,均载系数逐渐增大,即均载性能逐渐变差.系统外啮合均载性能受到的影响比内啮合更大,行星轮存在端面贯穿型裂纹故障对系统的均载性能影响显著大于贯穿型和非贯穿型裂纹.
关键词：双齿圈人字行星齿轮裂纹故障虚拟样机裂纹扩展类型接触力均载特性
分类号：TH113(机械学（机械设计基础理论）)
资助基金：国家自然科学基金(52075500)河南省科技攻关项目(242102220059)河南省科技攻关项目(232102220049)
论文发表日期：2026-02-28
在线出版日期：2025-12-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 128-135 )
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