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摘要
本文以某型国产船用20 V柴油机正时传动齿轮为研究对象，针对其频发的断齿故障问题，考虑各类型内外综合激励影响，对柴油机多分支齿轮传动轴系进行集总参数化弯扭耦合动力学建模，基于Newmark逐步积分法进行强迫振动响应预测，并结合实机测试数据验证模型的准确性。考虑动载荷影响对传统齿根弯曲应力载荷谱进行修正，并对故障齿轮进行了强度疲劳校核。研究表明，柴油机供油凸轮端从动正时齿轮处的响应能量峰值达到飞轮端响应能量峰值的5.2倍，说明正时齿轮从动齿轮处转速波动过大，扭振特性恶劣，此时齿根弯曲疲劳安全系数仅为1.35，处于一般可靠度范围，极易发生断齿故障。基于工程实践经验，对故障齿轮传动系统提出振动优化设计方案，提升故障齿轮的弯曲疲劳安全系数至1.61以确保轴系安全稳定运行。研究结果从动力学角度揭示了正时齿轮断齿故障机理规律，为齿根弯曲应力精确预测与性能优化方向提供一定的理论指导，为柴油机正时齿轮轴系的振动响应分析与减振降噪提供理论支撑。
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