[发明专利]含裂纹故障的变工况单级重载齿轮箱振动响应仿真分析方法

摘要

本发明涉及一种含裂纹故障的变工况单级重载齿轮箱振动响应仿真分析方法。基于三维设计软件SolidWorks建立含裂纹故障的齿轮副三维实体模型；将模型导入有限元分析软件ansys中，结合ansys菜单操作和APDL语言编制可计算任何啮合位置齿轮啮合刚度的程序，并输出啮合刚度的结果数据文件；建立考虑了轴和箱体的刚度和阻尼、电机输入扭矩和负载扭矩等因素的八自由度有阻尼齿轮箱系统动力学模型及其动力学微分方程组，利用MATLAB求解微分方程组，从而仿真出含裂纹故障的单级重载齿轮箱系统振动响应。本发明综合了SolidWorks、ansys和MATLAB的优势，可快速、精确地仿真出含不同形态裂纹故障的变工况重载齿轮箱振动响应。

主权项

1.一种含裂纹故障的变工况单级重载齿轮箱振动响应仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)含裂纹齿轮副的三维建模与装配：利用三维建模软件SolidWorks，建立渐开线圆柱齿轮的高精度三维实体模型，根据实际工况要求方便、准确地绘制齿轮的任意形态裂纹故障，并使齿轮啮合装配；2)建立齿轮副有限元模型：将步骤1)的模型导入到有限元分析软件ansys，在ansys软件前处理模块中，根据实际工况，完成对材料属性、参数、载荷、约束和接触对的设定，并划分有限元网格；3)计算任意啮合位置齿轮副啮合刚度：利用ansys软件的APDL语言编制啮合刚度计算程序，通过设置齿轮转角控制啮合位置，结合循环结构，实现任意啮合位置的齿轮啮合刚度的求解；4)建立齿轮系统动力学模型和微分方程：基于上述步骤3)中齿轮啮合刚度的计算，考虑齿轮系统支撑刚度，结合实际变工况参数，建立齿轮箱系统八自由度有阻尼动力学模型，推导出系统动力学微分方程组；5)求解微分方程并绘制系统振动加速度响应图：利用MATLAB软件编制程序，求解微分方程，最终求得含裂纹故障齿轮的系统振动加速度响应曲线图。