本文關(guān)鍵詞：直升機傳動軸系結(jié)構(gòu)及動力學(xué)特性研究

  更多相關(guān)文章： 直升機 傳動系統(tǒng) 傳動軸 動力學(xué)特性 有限元

【摘要】：傳動系統(tǒng)是直升機的重要組成部分,其振動特性直接影響著整個直升機的性能。直升機傳動系統(tǒng)日益向高效率、高速度、高精度、高承載能力方向發(fā)展,特別是傳動軸系,在設(shè)計時,需要考慮結(jié)構(gòu)強度是否安全以及結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)振動特性的影響,一般來講,即需要研究傳動軸在工作中的強度安全以及動力學(xué)特性,控制傳動軸在工作中的振動,保證直升機的安全性與可靠性。膜片聯(lián)軸器是直升機尾傳動軸系結(jié)構(gòu)中連接主-從動軸的關(guān)鍵零部件,起傳遞扭矩作用,其剛度直接影響到直升機傳動軸系的振動特性。本文首先基于Hertz接觸理論和GW接觸模型理論對膜片表面接觸剛度模型進行了推導(dǎo),獲得了其面-面接觸剛度模型;建立膜片聯(lián)軸器實體模型,并把面面接觸剛度模型計算結(jié)果引入考慮接觸的膜片組模型中,通過對比計算驗證了考慮接觸的膜片組模型計算膜片聯(lián)軸器剛度的優(yōu)越性和準(zhǔn)確性,并利用此模型計算了直升機傳動軸系使用的膜片聯(lián)軸器的剛度,為后文中對尾傳動軸系的動力學(xué)特性計算分析提供了基礎(chǔ)。各傳動軸結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選用關(guān)系到傳動軸的強度是否滿足在工作時的需要。本文基于材料學(xué)理論和第三強度理論,根據(jù)直升機尾傳動軸系的結(jié)構(gòu)參數(shù),建立了直升機傳動軸系中的各傳動軸三維實體模型;并結(jié)合有限元基本原理,建立專業(yè)的有限元模型,運用有限元技術(shù)對各傳動軸進行了強度校核,確定了該直升機傳動軸系各傳動軸強度滿足要求。由于保密性,不能直接對實際直升機尾傳動軸系進行實體搭建試驗臺,因此在考慮傳動系統(tǒng)中的共性部件傳動軸、膜片聯(lián)軸器、支撐部件條件下,模擬建立了轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-軸承支撐系統(tǒng)的動力學(xué)模型,利用少自由度有限元方法對其進行數(shù)值分析,獲得該系統(tǒng)的靜態(tài)特性(固有頻率、靜態(tài)振動特性等)和動力學(xué)特性(臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)等),為轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-軸承支撐系統(tǒng)試驗臺的建立及實驗結(jié)果的對比驗證提供基礎(chǔ),為直升機傳動軸系的動力學(xué)特性提供基礎(chǔ)特性研究。直升機尾傳動軸系的動力學(xué)特性直接影響到直升機的運行安全,因此研究其傳動軸系的動力學(xué)特性至關(guān)重要。通過多自由度有限元方法(借助Ansys軟件)和少自由度有限元方法(劃分節(jié)點,編制轉(zhuǎn)子動力學(xué)程序)對直升機前主傳動軸進行動力學(xué)仿真分析,獲得前主傳動軸的固有頻率、模態(tài)振型以及臨界轉(zhuǎn)速的計算結(jié)果,并進行了兩種計算方法結(jié)果的對比分析,確定了兩種方法的有效性和準(zhǔn)確性。然后分別利用這兩種方法仿真直升機尾傳動軸系動力學(xué)特性,直觀展現(xiàn)了直升機傳動軸系設(shè)計和工作的可靠性,為直升機的傳動軸設(shè)計和動力學(xué)特性預(yù)測提供了參考和依據(jù)。最后搭建了轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-彈支系統(tǒng)實驗臺,配備高精度電渦流位移傳感器和數(shù)據(jù)采集分析儀,構(gòu)建了集測試、采集、分析為一體的完整實驗系統(tǒng)。進行了靜態(tài)特性和動態(tài)特性實驗分析,并在不同轉(zhuǎn)速下進行了其動力系特性實驗,與第四章數(shù)值分析的轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-支撐系統(tǒng)計算的動力學(xué)特性結(jié)果進行了對比驗證,證明數(shù)值分析方法的正確性,對直升機傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和動力學(xué)特性預(yù)測提供很好的計算方法,為日后優(yōu)化直升機傳動系統(tǒng)機構(gòu)和改善直升機動態(tài)特性提供必要的理論依據(jù)和實驗依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：直升機 傳動系統(tǒng) 傳動軸 動力學(xué)特性 有限元
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V275.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-16
• 第1章 緒論16-25
• 1.1 課題研究的背景和意義16-18
• 1.2 直升機傳動軸系動力學(xué)特性研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3.1 聯(lián)軸器動力學(xué)特性研究現(xiàn)狀20
• 1.3.2 轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4 表面接觸研究現(xiàn)狀22-23
• 1.5 研究內(nèi)容安排23-25
• 第2章 膜片聯(lián)軸器剛度分析25-52
• 2.1 膜片聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)分析25-27
• 2.2 膜片表面接觸剛度模型27-36
• 2.3 考慮接觸的膜片聯(lián)軸器建模方法及其檢驗36-43
• 2.3.1 膜片聯(lián)軸器建模方法分析36-38
• 2.3.2 膜片聯(lián)軸器剛度計算對比驗證38-43
• 2.4 膜片組模型徑向剛度計算43-45
• 2.5 膜片聯(lián)軸器軸向剛度計算45-47
• 2.6 膜片聯(lián)軸器扭轉(zhuǎn)剛度計算47-48
• 2.7 膜片聯(lián)軸器轉(zhuǎn)角剛度計算48-51
• 2.8 本章小結(jié)51-52
• 第3章 直升機關(guān)鍵傳動軸強度分析52-69
• 3.1 直升機傳動軸結(jié)構(gòu)分析52-53
• 3.2 傳動軸強度分析理論53-56
• 3.2.1 傳動軸彈性力學(xué)基本理論53-54
• 3.2.2 傳動軸有限元分析理論54-55
• 3.2.3 強度校核準(zhǔn)則55-56
• 3.3 主傳動軸強度分析56-62
• 3.3.1 最大瞬態(tài)扭矩下的強度計算分析57-59
• 3.3.2 正常轉(zhuǎn)速下的強度計算分析59-62
• 3.4 尾傳動軸強度分析62-67
• 3.4.1 尾傳動前軸強度分析62-64
• 3.4.2 尾傳動后軸強度分析64-66
• 3.4.3 尾傳動斜軸強度分析66-67
• 3.5 本章小結(jié)67-69
• 第4章 轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-彈支系統(tǒng)動力學(xué)特性69-81
• 4.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模和數(shù)值仿真方法級分析69-72
• 4.1.1 轉(zhuǎn)子有限元建模方法與分析69-71
• 4.1.2 轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-彈支系統(tǒng)動力學(xué)分析方法71-72
• 4.2 轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-彈支系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及其彈支建模72-75
• 4.2.1 轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-彈支系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析72-73
• 4.2.2 彈性支撐的建模與分析73-75
• 4.3 轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-彈支系統(tǒng)固有特性75-76
• 4.4 轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-彈支系統(tǒng)不平衡響應(yīng)76-80
• 4.4.1 總體振動行為76-77
• 4.4.2 轉(zhuǎn)速對振動特性影響77-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 第5章 直升機傳動軸的動力學(xué)特性分析81-100
• 5.1 傳動軸有限元建模理論81-84
• 5.1.1 基于多自由度有限元（ANSYS）建模81-83
• 5.1.2 基于少自由度有限元建模83-84
• 5.2 直升機前主傳動軸動力學(xué)計算方法84-90
• 5.2.1 前主傳動軸動力學(xué)特性多自由度有限元計算85-88
• 5.2.2 前主傳動軸動力學(xué)特性少自由度有限元計算88-89
• 5.2.3 前主傳動軸動力學(xué)特性結(jié)果對比分析及方法驗證89-90
• 5.3 后主傳動軸動力學(xué)特性分析90-93
• 5.4 直升機尾傳動軸系動力學(xué)特性分析93-99
• 5.4.1 直升機尾傳動軸水平軸系動力學(xué)特性分析94-96
• 5.4.2 尾傳斜軸動力學(xué)特性計算96-99
• 5.5 本章小結(jié)99-100
• 第6章 轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器系統(tǒng)動力學(xué)實驗100-115
• 6.1 轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器系統(tǒng)實驗臺介紹100-101
• 6.2 轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-彈支系統(tǒng)固有特性101-105
• 6.3 轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-彈支系統(tǒng)不平衡響應(yīng)105-113
• 6.4 轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器-彈支系統(tǒng)動力學(xué)理論與實驗對比113
• 6.5 本章小結(jié)113-115
• 結(jié)論115-116
• 參考文獻116-124
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文124-125
• 致謝125

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 賴聯(lián)鋒;高誠輝;黃健萌;;雙粗糙面滑動過程考慮黏著時的摩擦學(xué)性能分析[J];中國機械工程;2014年04期

2 馮劍軍;譚援強;;基于Hertz理論圓柱和平面之間的滑動接觸分析[J];摩擦學(xué)學(xué)報;2009年04期

3 趙永武;呂彥明;蔣建忠;;新的粗糙表面彈塑性接觸模型[J];機械工程學(xué)報;2007年03期

4 徐敏;直升機傳動系統(tǒng)機械扭振計算與試驗聯(lián)合建模[J];振動、測試與診斷;2004年01期

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本文編號：939027