本书深入探讨行星轮系动力学建模与故障诊断的关键技术，详细阐述行星轮系齿轮磨损、摩擦与剥落故障的动态激励建模方法，深入分析故障对系统动态响应的作用机理；探讨齿轮磨损故障的动态响应特征与诊断指标，全面介绍行星轮系的动力学建模方法及动态响应特征；重点研究行星轮系振动信号的建模与信号特征分析技术；结合风机传动系统模拟实验台和直升机主减速器振动测试系统，开展振动实验，进行故障诊断案例分析。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 行星轮系结构与工作原理概述 1
1.2 行星轮系动力学建模与故障诊断研究进展 3
1.2.1 行星轮系故障机理研究进展 4
1.2.2 行星轮系动力学建模研究进展 11
1.2.3 振动信号建模研究进展 15
1.2.4 行星轮系故障诊断研究进展 17
参考文献 20
第2章 行星轮系齿轮磨损故障动态激励建模 34
2.1 引言 34
2.2 行星轮系磨损的齿轮啮合关系解析建模 34
2.2.1 齿轮磨损计算模型 35
2.2.2 齿轮副外啮合关系 39
2.2.3 齿轮副内啮合关系 45
2.2.4 多齿啮合关系 48
2.3 行星轮系磨损的啮合刚度与静态传递误差激励建模 50
2.3.1 外啮合齿轮啮合刚度 50
2.3.2 内啮合齿轮啮合刚度 54
2.3.3 齿轮副啮合刚度 55
2.3.4 静态传递误差 56
2.4 行星轮系磨损故障动态激励数值分析 56
2.4.1 齿轮磨损仿真分析 57
2.4.2 齿轮磨损对啮合关系的影响 58
2.4.3 齿轮磨损对啮合刚度的影响 62
2.4.4 齿轮磨损对静态传递误差的影响 63
参考文献 65
第3章 考虑摩擦与剥落故障的行星轮系动态激励建模 66
3.1 引言 66
3.2 考虑摩擦的行星轮系啮合刚度激励建模 66
3.2.1 外啮合齿轮啮合刚度 67
3.2.2 内啮合齿轮啮合刚度 72
3.2.3 齿轮副啮合刚度 74
3.3 考虑摩擦与剥落故障的行星轮系啮合刚度激励建模 75
3.3.1 外齿轮含摩擦单齿剥落啮合刚度 75
3.3.2 内齿轮含摩擦单齿剥落啮合刚度 79
3.4 考虑摩擦和剥落故障的行星轮系动态激励数值分析 81
3.4.1 考虑摩擦和剥落故障的齿轮仿真分析 81
3.4.2 摩擦对时变啮合刚度的影响 82
3.4.3 齿轮剥落对含摩擦的时变啮合刚度的影响 85
参考文献 88
第4章 行星轮系齿轮磨损故障动态响应特征与诊断指标 89
4.1 引言 89
4.2 行星轮系磨损故障动力学建模 89
4.2.1 平移-扭转耦合动力学模型 90
4.2.2 啮合相位关系 93
4.2.3 时变啮合刚度与阻尼 94
4.2.4 静态传递误差 95
4.2.5 动态激励的数值分析 95
4.3 行星轮系磨损故障动态响应特征分析 98
4.3.1 振动信号传递路径建模 98
4.3.2 振动信号特征分析 99
4.4 行星轮系磨损故障诊断指标构建 104
4.5 行星齿轮疲劳寿命实验验证 108
4.5.1 齿轮磨损故障振动特征验证 109
4.5.2 齿轮磨损故障诊断指标验证 111
参考文献 114
第5章 行星轮系动力学建模及动态响应特征分析 116
5.1 引言 116
5.2 考虑摩擦的行星轮系平移-扭转耦合动力学建模 116
5.2.1 平移-扭转耦合动力学模型 116
5.2.2 部件相对位移计算 117
5.2.3 动态啮合力计算 118
5.2.4 滑动摩擦力和力矩计算 119
5.2.5 轴承支撑力计算 120
5.2.6 特征频率计算 121
5.2.7 运动微分方程推导 121
5.3 摩擦对行星轮系动态响应特征的影响 123
5.3.1 摩擦对相对位移的影响 124
5.3.2 摩擦对动态啮合力的影响 126
5.3.3 摩擦对滑动摩擦力的影响 126
5.3.4 摩擦对轴承支撑力的影响 127
5.3.5 摩擦对动态响应的影响 129
5.4 剥落故障对考虑摩擦的行星轮系动态响应特征的影响 131
5.4.1 太阳轮剥落故障对动态响应特征的影响 131
5.4.2 行星轮剥落故障对动态响应特征的影响 140
5.4.3 齿圈剥落故障对动态响应特征的影响 149
5.5 行星轮系动态特征实验验证 158
5.5.1 考虑摩擦的健康行星轮系动态特征验证 160
5.5.2 考虑摩擦和剥落故障的行星轮系动态特征验证 160
参考文献 163
第6章 行星轮系振动信号建模及信号特征分析 164
6.1 引言 164
6.2 考虑摩擦的行星轮系振动信号建模 164
6.2.1 振动信号传递路径分析 164
6.2.2 振动方向映射分析 165
6.2.3 行星架旋转调制分析 167
6.2.4 行星轮系振动信号模型 168
6.3 健康行星轮系振动信号特征分析 168
6.3.1 动态激励力的信号特征分析 168
6.3.2 行星轮系振动信号特征分析 170
6.4 考虑剥落故障的行星轮系振动信号特征分析 171
6.4.1 含太阳轮剥落故障的行星轮系振动信号特征分析 172
6.4.2 含行星轮剥落故障的行星轮系振动信号特征分析 174
6.4.3 含齿圈剥落故障的行星轮系振动信号特征分析 178
6.5 行星轮系振动信号特征实验验证 180
6.5.1 考虑摩擦的健康行星轮系振动信号特征验证 181
6.5.2 考虑摩擦和剥落故障的行星轮系振动信号特征验证 181
参考文献 185
第7章 风机行星齿轮箱振动信号特征分析 187
7.1 引言 187
7.2 风机传动系统模拟实验台介绍 188
7.3 风机行星齿轮箱剥落故障振动实验 190
7.3.1 齿轮剥落故障预制 190
7.3.2 实验过程 191
7.3.3 实验结果分析 193
参考文献 197
第8章 直升机主减速器齿轮典型故障诊断 198
8.1 引言 198
8.2 直升机主减速器结构与振动测试系统 199
8.2.1 主减速器传动结构 199
8.2.2 主减速器振动测试系统组成 199
8.3 直升机主减速器TBO 实验 201
8.3.1 实验过程 201
8.3.2 频谱分析 203
8.3.3 行星轮系磨损故障振动特征分析 205
8.3.4 行星轮系磨损故障诊断指标分析 208
参考文献 211
附录A 行星轮系运动微分方程组求解过程 212
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