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行星齿轮箱广泛应用于风力发电、航空、船舶、冶金、石化、矿山、起重运输等行业中,作为机械传动系统的重要组成部分,具有体积小、重量轻、传动比大、承载能力强等诸多优点。恶劣的工作环境及复杂的结构导致太阳轮、行星轮、内齿圈等关键部件的故障时有发生,造成重大损失,因此对行星齿轮箱进行故障诊断研究,具有重要的价值及意义。 本文针对行星齿轮箱在不同故障类型和不同载荷下的振动特性问题,使用多体动力学仿真软件ADAMS对其进行刚柔耦合仿真。建立了一个包含振动信号采集条件的动力学仿真模型。在此模型基础上分别建立行星齿轮箱正常、内齿圈断齿、行星轮断齿以及太阳轮断齿工况下的仿真模型,并分别添加载荷,进而分析行星齿轮箱在不同故障类型和不同载荷下的振动特性。其研究方法及内容: (1)时变动力学模型的建立。在国外学者Inalpolat提出的时变动力学模型的基础上,考虑了行星齿轮箱约束状况以及外型上关于中心轴非对称的特点,建立一种新的行星齿轮箱时变动力学模型,仿真得出行星齿轮箱信号,分析信号调制边频带的特点,为行星齿轮箱刚柔耦合动力学仿真模型的建立提供理论依据。 (2)刚柔耦合仿真模型的建立。结合实验室设备参数,使用Proe、ANSYS、以及动力学仿真软件ADAMS,建立行星齿轮箱刚柔耦合模型,添加约束并仿真,将仿真结果与理论结果进行对比,不断优化模型,进而得出理想的仿真模型。 (3)仿真信号的分析与处理。在所建立的刚柔耦合仿真模型的基础上,分析行星齿轮箱不同工况下的振动信号特点。针对ADAMS后处理模块中输出的数据在时间上非等间距,使用MATLAB数学分析工具,对仿真结果进行信号处理,进一步分析行星齿轮箱不同工况下的信号特点。 (4)仿真结果的实验验证。将仿真结果分别与相同参数及相同工况的风力发电行星齿轮箱实验结果进行对比,验证仿真结果,从而探明行星齿轮箱的故障机理,得出结论,为风力发电机等设备的行星减速器故障诊断提供理论基础。