考虑齿轮偏心的风力机齿轮箱高速级传动系统非线性动力响应分析

为了研究风力机高速级齿轮传动系统非线性动力学响应,采用集中参数法建立16自由度齿轮-转子-滚动轴承弯扭耦合非线性动力学模型。该模型考虑时变啮合刚度、传递误差、齿侧间隙、齿轮偏心及齿面摩擦等非线性因素,应用Runge-Kutta算法对系统的微分方程进行求解,结合系统时域图、FFT频谱图、相图、Poincaré截面图和三维频谱图,分析齿侧间隙与偏心量对系统响应的影响。结果表明,由于弯扭耦合的作用,齿侧间隙和偏心量均对系统的扭转振动有明显影响。随着齿侧间隙增大,系统的扭转振动角位移增大,但各频率成分未发生明显改变。应选择合适的齿侧间隙,以减小系统的振动响应幅值、倍频和随机谱成分。随着齿轮偏心量增大,齿轮在扭转方向上振动幅值的波动较大,从动轴转频幅值激增,系统由周期运动渐变为混沌运动,因此在系统设计阶段应尽量避免齿轮偏心现象的出现。