双旋翼同轴面齿轮分汇流系统的振动及动态均载特性分析

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将同轴面齿轮分汇流传动技术应用于航空主减速器中,可以有效提高整机性能,具有力矩分流精度好、质量轻、效率高、承载能力强、传动比大、可靠性高以及易于安装定位等优点。但是,由于不可避免的误差和裂纹等因素,导致系统运行状态不稳定。本课题结合面齿轮传动和圆柱齿轮传动的优点,以突破飞行速度低、航程短、耗油高及功重比低的性能限制为目标,提出可以应用于航空航天的高速双旋翼直升机主减速器的同轴面齿轮分汇流传动系统构型,开展该系统的均载特性和振动特性研究分析。分析刚度、误差、间隙等参数激励对本论文研究系统的振动特性和动力学均载特性的影响。基于集中参数法,在建设系统的弯-扭耦合的动力学模型时,考虑各因素:扭转刚度、支撑刚度,误差、阻尼等参数激励,得到多参数以及多自由的动力学微分方程。在对系统动力学方程求解完成以后,再对动力学微分方程进行无量纲化的处理,避免了参数响应导致的问题,得到了统一的运动微分方程。为了研究含裂纹时的时变啮合刚度对系统振动特性的影响,以及裂纹和误差共同作用时对系统均载特性的影响。通过综合考虑刚度、误差、阻尼、间隙等因素,采用势能法计算构件含裂纹的时变啮合刚度,建立系统动力学均载模型。采用龙格库塔(Runge-Kutta)数值积分法求解动力学微分方程,得到了表征动载特性的时域、频域、相图和Poincare图,分析了不同裂纹程度对双旋翼同轴面齿轮系统的振动特性的影响机理,以及制造和安装误差对双旋翼同轴面齿轮系统动载特性的影响机理。通过研究可以发现,当双旋翼同轴面齿轮系统出现裂纹时,系统会出现以齿轮旋转周期为间隔的冲击成分,离散点聚集区域逐步增大,变得更为分散,这些情况随着裂纹程度的加剧会越来越明显。随着制造和安装误差的增加,双旋翼同轴面齿轮系统的动态均载特性会出现先变好后变差的过程,并且随着裂纹程度的增加,动态载荷系数持续增加。
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