本文關(guān)鍵詞：圓柱齒輪分扭并車傳動系統(tǒng)動力學(xué)建模及彈性輻板均載研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：直升機傳動系統(tǒng)作為直升機的三大關(guān)鍵動部件之一,其性能的優(yōu)劣直接影響直升機整體性能的高低。區(qū)別于一般的地面減速器,直升機主減速器具有高功重比、高減速比、高可靠性、高生存能力等要求,因此常采用功率分流式的傳動形式。美國的ART計劃中提出了一種分扭-并車式的傳動系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡單、零部件數(shù)量少、傳動級數(shù)少、功重比大等優(yōu)點,成為替代傳統(tǒng)行星傳動系統(tǒng)的重要選擇。直升機分扭-并車傳動系統(tǒng)的核心問題在于動力學(xué)特性復(fù)雜以及各支路載荷分配不均。本文針對直升機分扭-并車傳動系統(tǒng)的動力學(xué)問題以及均載問題進(jìn)行了研究,重點提出了分扭-并車傳動系統(tǒng)的動力學(xué)快速建模方法和一種彈性輻板式的均載方案設(shè)計。全文的主要工作成果和創(chuàng)新點包括:(1)指出了目前主流的斜齒輪副動力學(xué)建模方法的局限性,給出了一種通用性更好的斜齒輪副彎-扭-軸-擺全自由度耦合動力學(xué)建模方法。該方法將單個廣義位移向嚙合線方向投影時不必進(jìn)行符號判斷、避開了將動態(tài)嚙合力分解到各自由度方向時對分力方向的判斷,體現(xiàn)出了利用向量思維建模的簡潔性和優(yōu)越性。以一對斜齒輪副的通用動力學(xué)模型為基礎(chǔ),分別推導(dǎo)了多嚙合的齒輪系統(tǒng)以及雙聯(lián)齒輪系統(tǒng)的動力學(xué)方程。最后,將分扭并車傳動齒輪系統(tǒng)看作是多嚙合齒輪系統(tǒng)和雙聯(lián)齒輪系統(tǒng)的復(fù)合,根據(jù)耦合關(guān)系直接拼裝出其動力學(xué)方程。(2)基于前一章的工作建立了某航空齒輪分扭并車傳動系統(tǒng)的動力學(xué)模型,并進(jìn)行了無量綱化。研究了動力學(xué)模型中質(zhì)量及慣量參數(shù)、嚙合剛度和阻尼、支撐剛度及耦合剛度等關(guān)鍵參數(shù)的計算取值方法,分析了分扭并車傳動系統(tǒng)的嚙合動態(tài)激勵,重點考慮了相位差影響下的嚙合剛度激勵、基于齒距誤差和齒形誤差的合成嚙合誤差激勵。利用Matlab的ode45命令,編程對分扭并車傳動系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值求解,數(shù)值結(jié)果表明:該系統(tǒng)的動響應(yīng)呈現(xiàn)典型的非線性混沌特征,并且兩個功率支路之間存在顯著的差異性。利用一組數(shù)值對照實驗探究了導(dǎo)致非線性和差異性的原因,結(jié)果表明:嚙合誤差和嚙合相位差都會導(dǎo)致其非線性,而嚙合相位差是導(dǎo)致其差異性的原因。(3)為了定量研究航空分扭并車傳動系統(tǒng)的動態(tài)均載特性,本文給出了動載系數(shù)法和均載系數(shù)法兩種定量衡量方法。為了研究動態(tài)均載特性對嚙合相位差、嚙合剛度、支撐和耦合剛度、誤差及工況條件等影響因素的敏感性,本文就上述影響因素做了敏感性分析的數(shù)值實驗,結(jié)果表明:設(shè)計合適的相位差和嚙合剛度均值、提高支撐剛度、降低耦合剛度、減小第一級齒輪的誤差,以及選擇合適的輸入轉(zhuǎn)速有利于提高分扭并車傳動系統(tǒng)的動態(tài)均載特性。(4)首先進(jìn)行了一種雙曲線型面彈性輻板式的均載裝置設(shè)計,分析了其工作原理及均載效能。將彈性輻板的扭轉(zhuǎn)問題簡化成變截面梁的彎曲問題,利用材料力學(xué)方法解析分析了彈性輻板的扭轉(zhuǎn)剛度及扭轉(zhuǎn)強度。然后,基于輻板剛度、強度與其結(jié)構(gòu)參數(shù)的匹配結(jié)果,以綜合扭轉(zhuǎn)剛度最小、總質(zhì)量最輕和安全系數(shù)最大為優(yōu)化目標(biāo),建立了彈性輻板結(jié)構(gòu)參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。最后,采用快速非支配排序遺傳算法(NSGA),通過Matlab編程求解,在優(yōu)化得到的Pareto非劣解集中選擇出了一個在所有目標(biāo)函數(shù)上都取得滿意結(jié)果的“最佳設(shè)計”。
【關(guān)鍵詞】：直升機 分扭-并車傳動 齒輪動力學(xué) 彈性輻板 均載技術(shù) NSGA
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 功率分流技術(shù)及分扭并車傳動系統(tǒng)概述10-12
• 1.3 齒輪動力學(xué)及分扭并車傳動系統(tǒng)動力學(xué)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 齒輪系統(tǒng)動力學(xué)建模研究概述12-15
• 1.3.2 分扭并車傳動系統(tǒng)動力學(xué)研究概述15-16
• 1.4 均載技術(shù)概述16-17
• 1.4.1 均載特性研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.2 常用均載方法概述17
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排17-19
• 第二章 圓柱齒輪分扭并車傳動系統(tǒng)動力學(xué)快速建模方法19-41
• 2.1 引言19
• 2.2 圓柱齒輪彎-扭-軸-擺全自由度耦合動力學(xué)建模19-31
• 2.2.1 一般齒輪副動力學(xué)建模方法及其局限性19-20
• 2.2.2 廣義位移及廣義坐標(biāo)系的選取20-21
• 2.2.3 沿接觸線方向的誤差及假設(shè)21-22
• 2.2.4 沿嚙合線方向的變形量及位移投影矢量22-24
• 2.2.5 動力學(xué)方程的建立24-27
• 2.2.6 模型的幾種常用簡化27-31
• 2.3 分扭并車傳動齒輪系的動力學(xué)建模方法31-40
• 2.3.1 一分二的齒輪系統(tǒng)動力學(xué)模型31-33
• 2.3.2 二合一的齒輪系統(tǒng)動力學(xué)模型33-35
• 2.3.3 雙聯(lián)齒輪系統(tǒng)動力學(xué)模型35-37
• 2.3.4 分扭并車傳動齒輪系的動力學(xué)模型37-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 第三章 某航空分扭并車傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型及特性分析41-69
• 3.1 某航空齒輪分扭并車傳動系統(tǒng)及參數(shù)41-42
• 3.2 動力學(xué)方程及無量綱化42-44
• 3.3 動力學(xué)參數(shù)的計算44-53
• 3.3.1 集中質(zhì)量法計算集中質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量44-48
• 3.3.2 嚙合剛度的計算48-50
• 3.3.3 支撐剛度及耦合剛度的計算50-52
• 3.3.4 嚙合阻尼的求取52-53
• 3.4 分扭并車傳動齒輪系統(tǒng)嚙合動態(tài)激勵分析53-60
• 3.4.1 激勵的類型和性質(zhì)53
• 3.4.2 剛度激勵53-55
• 3.4.3 誤差激勵55-60
• 3.5 動態(tài)響應(yīng)分析60-67
• 3.6 本章小結(jié)67-69
• 第四章 航空分扭并車傳動系統(tǒng)動態(tài)均載特性敏感性研究69-81
• 4.1 引言69
• 4.2 動態(tài)均載特性的定量衡量方法69-71
• 4.2.1 動載系數(shù)69-70
• 4.2.2 均載系數(shù)70-71
• 4.3 動態(tài)均載特性對各影響因素的敏感性分析71-79
• 4.3.1 動態(tài)均載特性對嚙合相位差的敏感性71-72
• 4.3.2 動態(tài)均載特性對嚙合剛度的敏感性72-74
• 4.3.3 動態(tài)均載特性對支撐剛度的敏感性74-75
• 4.3.4 動態(tài)均載特性對耦合剛度的敏感性75-77
• 4.3.5 動態(tài)均載特性對嚙合誤差的敏感性77-78
• 4.3.6 動態(tài)均載特性對輸入轉(zhuǎn)速的敏感性78-79
• 4.4 動態(tài)均載特性對各因素敏感性分析總結(jié)79-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 第五章 彈性輻板均載方案設(shè)計與多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化81-109
• 5.1 引言81
• 5.2 彈性輻板均載裝置工作原理及均載效能分析81-85
• 5.2.1 彈性輻板均載裝置設(shè)計及工作原理分析81-84
• 5.2.2 彈性輻板均載裝置的均載效能分析84-85
• 5.3 彈性輻板扭轉(zhuǎn)剛度和強度與結(jié)構(gòu)參數(shù)的匹配85-93
• 5.3.1 模型幾何參數(shù)86-87
• 5.3.2 模型簡化及轉(zhuǎn)角方程的推導(dǎo)87-90
• 5.3.3 撓度方程的推導(dǎo)90-91
• 5.3.4 輻板扭轉(zhuǎn)剛度的解析及計算實例91-93
• 5.4 彈性輻板強度與結(jié)構(gòu)參數(shù)的匹配93-95
• 5.5 彈性輻板均載裝置的多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化95-107
• 5.5.1 多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型95-99
• 5.5.2 非支配排序遺傳算法99-103
• 5.5.3 約束的處理103-104
• 5.5.4 優(yōu)化結(jié)果104-107
• 5.6 本章小結(jié)107-109
• 第六章 總結(jié)與展望109-113
• 6.1 論文的主要工作與結(jié)論109-110
• 6.2 論文的主要創(chuàng)新點110-111
• 6.3 后續(xù)研究工作與展望111-113
• 參考文獻(xiàn)113-119
• 發(fā)表論文與科研情況119-121
• 參加科研情況119
• 發(fā)表論文情況119
• 發(fā)明專利與軟件著作權(quán)119-121
• 致謝121-123
• 附錄A123-125

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  本文關(guān)鍵詞：圓柱齒輪分扭并車傳動系統(tǒng)動力學(xué)建模及彈性輻板均載研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：435866