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摘要
目前，国内外学者对齿轮-转子耦合系统的动力学特性进行了研究，但是上述研究均没有考虑行星齿轮-转子复合故障状态。为此，以单级行星齿轮箱为例，通过构建含转子偏心和齿根裂纹故障的行星齿轮-转子耦合系统动力学模型，对复合故障状态下的行星齿轮-转子耦合系统振动响应特性进行了仿真分析和实验研究。首先，采用了集中参数法和Timoshenko梁理论，考虑了时变啮合刚度、支撑刚度、阻尼、陀螺效应、传动轴柔性等因素，建立了含转轴偏心-齿根裂纹复合故障的行星齿轮-转子耦合系统动力学模型；然后，采用了时间历程、频谱、轴心轨迹及相轨迹等方法，并根据其数值分析了不同故障对系统动态特性的影响，研究了偏心状态下裂纹扩展对系统振动响应特性的影响；最后，采用不同裂纹故障测试实验，验证了模型的准确性。研究结果表明：转轴偏心对啮合振动的影响显著，在行星轮系故障特性的分析中不可忽视；偏心-裂纹耦合影响下，系统振动响应由不平衡振动、正常啮合振动、故障冲击振动多源耦合而成，频谱中出现了转频fr、啮合谐波kfm以及复杂边带成分kfm±fr、kfm±fr±nfsc,并且随着裂纹程度的加大，调制现象更加明显。该研究结果可以为行星齿轮-转子系统复合故障诊断提供一定的理论依据。
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