为揭示复合行星轮系固有特性及裂纹对其振动响应的影响,以工程机械复合两级行星轮系为研究对象,采用集中参数法建立平移-扭转耦合动力学模型,并计入阻尼、支撑、时变啮合刚度、啮合相位等影响因素。根据各构件间相对位移分析,推导系统运动微分方程。将轮齿简化为齿根圆上的悬臂梁结构,根据能量法,分别计算啮合齿轮副赫兹刚度,弯曲刚度,剪切刚度和轴向压缩刚度。推导裂纹轮齿时变啮合刚度计算公式,分析裂纹扩展对时变啮合刚度的影响。进一步对各啮合副的相对啮合相位关系进行推导。采用数值分析方法,求解系统运动微分方程,得到正常及裂纹情况下的系统固有特性,研究时变啮合刚度及裂纹对系统固有频率的影响。综合运用时间历程、阶次谱、相轨迹及Poincaré映射图,分析裂纹扩展对系统非线性振动响应的影响。

当前针对周转轮系均载问题的研究,侧重分析单个激励变化下的均载行为,缺乏调查内外激励共同变化时的均载机理,以致在众多影响轮系均载的激励因素中,难以找出决定均载行为的关键激励,从而高效提升轮系均载性能。为研究这一问题,提出并建立了均载性能的多因素分析模型,将复合行星轮系“平移-扭转”动力学模型与正交试验法相结合,计算不同激励配置下的动态均载系数;采用信噪比和方差分析法,量化和比较各激励对均载系数的影响权值,找出并优化决定均载的关键激励。计算结果表明,内部激励对均载性能的影响远大于外部激励,适当增加轴承间隙可以提升均载性能,减小中心构件的传递误差能最为高效地提升均载性能。