典型机动飞行状态下齿轮传动系统内源激励及动态特性研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wujie1983
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
齿轮传动具有高功率密度、高承载能力、运行平稳等特性在航空航天、汽车和船舶等领域运用广泛,其性能优劣是衡量航空航天等产品水平高低的重要因素。然而航空齿轮传动系统随机体进行复杂机动飞行运动,与地面固定器械齿轮系统服役条件和受力特性不同,在机动飞行非惯性系状态下各部件承受着不可忽略的附加效应影响;同时在高速重载、高温高空等恶劣工作环境下,航空齿轮传动系统承受着强耦合非线性时变内外部激励作用,是造成其动力学问题突出主要原因之一,故亟需开展机动飞行状态下齿轮内源激励作用规律与动态特性研究。本文以某型航空飞行器中齿轮传动系统为研究对象,推导广义坐标系任意机动飞行条件下齿轮传动系统运动学方程,建立计及机动飞行状态附加效应的齿轮-轴承-机匣耦合动力学模型,研究了典型机动飞行状态下(变速平飞及盘旋机动)齿轮传动系统的内源激励作用规律、振动位移及动态应力特性。主要研究内容如下:1)利用超单元缩聚法建立了惯性坐标系下齿轮轴系、机匣模型,推导了广义坐标系任意位姿下齿轮系统各部件附加惯性力、重力、陀螺力矩解析表达式,通过齿轮啮合、轴承连接单元有序组装齿轮系统模型,并计入齿轮时变啮合刚度、传动误差及附加惯性载荷建立机动飞行状态下齿轮传动系统耦合动力学模型。2)建立了机动飞行状态下齿轮传动系统力学模型及修正啮合刚度、传动误差计算模型,分析了典型机动状态不同机动参数下齿轮系统轴承力、轮齿受力和轴系动态偏移的变化趋势,进而研究其对齿轮时变啮合刚度和时变传动误差内源激励作用规律,并讨论了典型机动条件下系统负载转矩、支撑刚度变化对齿轮内源激励特性影响。3)针对不同齿轮线速度下各特征参数(振动加速度、振动速度、振动位移)所反映系统振动特性进行了分类,据此分析了典型机动飞行状态稳态及非稳态工况下齿轮系统振动位移响应变化规律;研究了不同机动飞行参数及系统不同边界条件下对齿轮副齿面最大赫兹接触应力、齿轮轴系Mises等效应力的影响规律;同时设计了可模拟盘旋机动状态下齿轮传动系统动态特性试验及测试方案,为航空飞行器机动飞行条件下振动噪声控制及疲劳寿命、可靠性设计提供了理论基础。
其他文献
随着微电子封装的集成度不断提高,电迁移导致的金属互联失效成为集成电路可靠性的主要瓶颈之一。其中,电流拥挤效应是金属互联失效问题中最为常见的一种现象,不均匀的电流密度作用下发生的晶界迁移会进一步诱发晶粒尺寸的梯度化,其对金属互联结构宏观性能的潜在影响也越来越受到研究者的关注。基于考虑了应变和电迁移效应的相场模型阐明了力致梯度化方法的原理以及金属互联中晶粒尺寸梯度化的路径。基于位错密度及晶粒尺寸相关的
学位
薄膜因具有大跨度、轻量化、美观、可折叠和易展开等特点,在航空航天工程、建筑结构中有着大量的应用。对于薄膜结构而言,褶皱对其力学行为有着重要影响,在航空航天工程中,通常要求结构表面有较高平整度,褶皱的出现往往意味着结构的失效。相反的,在一些工程领域,如微电子领域中,褶皱的出现却是有利的,它可以用作柔性衬底。因此,在薄膜结构不同的应用领域中,对褶皱的产生、控制或演化的要求各不相同。工程应用中,对于褶皱
学位
材料的宏观力学性能与其微观结构密切相关,揭示夹杂或杂质的微观失效机理,可以显著地改善轴承、齿轮等关键零部件的服役寿命,在力学、机械、材料等学科中有着重要的理论意义和工程价值。一方面,夹杂物与表界面的相互作用会诱发严重的应力场扰动,特别是在高周接触疲劳的作用下,次表层中的非金属夹杂物周边通常会伴随有微裂纹的萌生与扩展,给机械零部件的长寿命和高可靠性带来严峻的挑战;另一方面,控制材料界面缺陷,优化析出
学位
3D打印技术的特殊堆积成型工艺以及其独特制备优势使得该技术在各个领域得到广泛应用,但制备过程中由于工艺参数的差异材料容易出现不同程度的缺陷,缺陷类型包括裂纹、空洞、未熔合缺陷以及残余应力等。机械零件在服役过程中会受到诸如冲击载荷、应力腐蚀和循环载荷等外力因素影响,导致材料出现损伤,甚至引发材料的失效断裂。因此,对3D打印材料缺陷的识别和早期损伤的检测是迫在眉睫的。非线性超声检测技术对材料的微小缺陷
学位
随着现代科学技术的发展,各领域对材料在不同温度下的力学性能要求越来越严格。短纤维/颗粒增强金属基复合材料经过大量的研发,已成为一种常用的工程材料,其结合了金属材料的性能(延展性、韧性)和陶瓷材料的性能(高强度、高模量),使其在高温下具有更高的剪切和拉伸/压缩强度,因而被广泛应用于汽车行业、航空航天等领域。短纤维/颗粒增强金属基复合材料在上述领域应用时不可避免的会遭受不同温度环境,鉴于其温度相关性力
学位
高速列车传动系统本身结构复杂,在运行过程中受到内、外部多种激励的影响。驱动高速列车运行的大功率三相电机与传递扭矩的齿轮传动系统相互耦合,其机电耦合系统动力学研究较为复杂。本文通过建立“复兴号”中国标准动车组传动系统模型,研究高速列车运行在有、无轨道不平顺及不同曲线参数下传动系统动态响应的变化规律;采用代理模型与全局敏感性分析相结合的方法,对高速列车传动系统结构参数进行优化,优化后传动系统振动加速度
学位
固-固复合材料因其所具备的轻质高强度等单一材料难以企及的力学性能,已广泛应用于航空航天等领域。界面是固-固复合材料发生损伤或破坏的常见位置,而界面力学特性的变化可有效反应其中的损伤特征。超声是一种有效的无损检测工具,开展固-固复合材料界面力学特性的超声评价研究对于保障固-固复合材料安全服役具有重要意义。本论文利用数值计算、有限元仿真和实验研究相结合的方式,基于有限宽超声束方法,研究了固-固界面力学
学位
目前,我国近海风能资源已逐渐趋于饱和,风力发电建设与研究正逐步转向更大功率等级的深远海离岸浮式风电机组。浮式风电机组主要由叶片、传动链、塔筒、浮式平台与系泊锚链构成。相比于近海固定式风电机组,浮式风电机组在运行过程中面临恶劣、复杂的海洋环境,会受到更大的气动力载荷、水动力载荷、系泊锚链载荷等。传动链系统作为浮式风电机组的重要组成成分,由轮毂、主轴、齿轮箱、发电机、弹性支撑等组成。传动链系统、浮式平
学位
旋转机械需要在各种复杂的工况下运行,容易使得齿轮箱、轴承等重要传动承力零部件发生各类故障,一旦它们发生故障很容易引起整个设备停机,造成严重经济损失甚至重大事故。因此,研究旋转机械的智能故障诊断方法,对于保障设备安全、可靠、高效运行具有十分重要的工程和经济价值。针对现有的智能故障诊断方法需要大量的标签样本、跨域诊断精度低、泛化性能不高等问题,该文基于对抗机制深入研究了3种对抗迁移故障诊断模型:1)参
学位
滚动轴承因其摩擦小、精度高等优异的性能被广泛应用于航空发动机、高速列车、精密机床等各种旋转机械中。轴承作为机械设备中最重要的零部件之一,它的性能与寿命往往可以决定整个设备的性能和寿命。在轴承服役中识别出其运行状态,估计其状态演化趋势和预测其剩余使用寿命来提前防范故障发生,避免重大事故的发生是十分必要的。然而为了获得较高的故障诊断和寿命预测精度,通常需要较多的样本,但滚动轴承的全寿命实验代价巨大。另
学位