专    业：机械设计及理论

导    师：张俊 教授

毕业去向：福州大学先进制造学院

教育及工作背景：

2017年9月至2021年12月  福州大学      机械工程及自动化学院 工学博士学位

2014年9月至2017年6月   安徽工业大学  机械工程学院         工学硕士学位

2010年9月至2014年6月   安徽工业大学  机械工程学院         工学学士学位

研究方向：

1.齿轮传动系统动力学

2.轮齿损伤机理与诊断

3.传动系统可靠性设计

参与科研项目：

1.国自然面上项目，少齿差锥齿轮章动减速器多源误差扰动机制与精度退化机理研究（51875105），2019-2022，参与

2.国家自然科学基金，行星传动齿面磨损与动力学行为交互作用机理研究，参与

发表论文：

1.Wang Jian, Zhang Jun. Assessment of residual useful life of sun gear in a planetary gearbox based on dynamic wear behaviors analyses, Machines, 2023, 11(2):149.

2.Wang Jian, Zhang Jun. Effects of random interval parameters on spur gear vibration [J]. Journal of Vibration and Control, 2021, 27(19-20): 2332-2344.

3.Wang Jian, Zhang Jun. Dynamic modeling and analysis of a star-wheel reducer [J]. Forschung Im Ingenieurwesen- Engineering Research, 2019, 83(3): 491-507.

4.汪建, 张俊. 轮齿修形对斜齿轮传递误差影响的比较性分析[J].振动与冲击, 2018, 37(2): 254-260

5.Zhang Jun, Wang Jian, Li Xike. Lateral-torsional-coupled Model Based Dynamic Analyses of Spur Gears under Time-varying External Load Conditions with Surface Wear [M]. Nonlinear Systems and Complexity, Springer, Cham, 2022: 107-133.

6.Wang Jian, Chen Tao, Zhang Jun. Effects of tooth modification on contact fatigue of spur gears [C]. International Gear Conference, 2018, Lyon, France.

7.Zhang Jun, Wang Jian, Chen Tao, Xiao Pengchen. The effects of axis misalignment on gear wear in planetary gear trains [C]. International Gear Conference, 2018, Lyon, France.

8.Wang Yangwei, Wang Jian, Zhang Jun. Effects of Wind Rotor Tilt Angle on Aerodynamic Power of Wind Turbine under Typical Periodic Disturbances[C]. IFToMM World Congress on Mechanism and Machine Science, 2019, Krakow, Poland.

9.张俊, 李习科, 汪建,等. 含齿根早期裂纹损伤的行星齿轮箱故障机理研究[J].天津大学学报, 2019, 52(11): 1117-1128.

10.张俊, 陈涛, 汪建. 基于最小动态传动误差波动量的斜齿行星轮系齿轮修形研究[J].振动与冲击, 2019, 38(19): 77-88.

博士学位论文简介：

基于振动信号的行星齿轮箱太阳轮故障诊断与剩余寿命预估

行星齿轮传动系统因功率密度高、结构紧凑和传动比稳定等优点而广泛应用于各行各业，其使役性能和剩余寿命也因此受到了广泛的关注。聚焦行星齿轮传动系统轮齿损伤演化机理不清、定量诊断困难等问题，本文基于刚度激励模型、位移激励模型和动力学模型，探究轮齿裂纹、点蚀和磨损对齿轮系统内部激励和动态特性的影响，构架轮齿损伤程度与定量指标之间的映射关系，建立基于轮齿损伤机理的齿轮剩余寿命预估模型，希冀为行星齿轮传动系统的故障诊断和主动维修提供技术手段和理论依据。主要工作和研究成果简述如下： 

基于时变啮合刚度能量法和传动误差解析法，研究了行星齿轮传动系统太阳轮裂纹、点蚀和磨损损伤对齿轮系统时变啮合刚度和静态传动误差的影响规律，明晰了轮齿损伤模式与损伤程度与齿轮系统内部激励之间的映射规律，阐明了齿轮损伤对系统的激励作用，为含损伤轮齿的行星齿轮传动系统动力学建模与分析奠定了基础。 

在行星齿轮传动系统平移–扭转耦合动力学模型中，通过引入轮齿裂纹、点蚀和磨损损伤对系统内部激励的影响，研究了含太阳轮轮齿损伤的行星齿轮传动系统的动态特性，揭示了轮齿损伤对动力学行为的响应机制及演化规律。基于含损伤轮齿传动系统的振动信号时域和频域统计分析，提出了能够定量表征损伤程度的动力学统计指标，建立了齿轮损伤与定量指标之间的数学关系模型。研究表明，所提损伤指标能够很好的区分损伤模式，并能够精确表征轮齿的损伤程度。 

基于Pairs裂纹扩展公式和Archard磨损公式，建立了齿轮裂纹、点蚀和磨损损伤的演化模型。在耦合轮齿损伤演化模型与齿轮传动系统动力学模型的基础上，探究了轮齿损伤的动态演化机理，并建立了齿轮传动系统损伤轮齿的剩余寿命动态预估模型。据此，进一步探究了损伤模式、损伤程度、负载扭矩和输入转速等参数对损伤轮齿剩余寿命的影响。从而完成含损伤行星齿轮传动系统在变工况下的剩余寿命预估，为制定维修计划提供理论基础。 

最后，搭建了行星齿轮传动系统的故障模拟实验台，在NGW11-6行星齿轮箱太阳轮上预置不同程度的裂纹、点蚀和磨损损伤，测量并分析行星齿轮传动系统在预置损伤下的振动信号。对比轮齿损伤理论值和实验结果，可以发现，太阳轮裂纹、点蚀和磨损损伤定量诊断的最大误差分别为12.43%、18.72%和13.18%。实验结果验证了齿轮损伤动力学建模与损伤定量诊断建模的可行性与正确性。