本文關(guān)鍵詞：共軸雙旋翼無人機傳動系統(tǒng)振動特性分析

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【摘要】：共軸雙旋翼無人機比一般無人飛行器應(yīng)用領(lǐng)域更廣,但同時也決定了其工作環(huán)境的復雜性,而其自身的結(jié)構(gòu)特點也決定了其振動特性更為復雜。為此,本文結(jié)合國家“863”計劃項目-“重載荷智能化物探專用無人直升機研制”(2013AA063903),針對目前共軸雙旋翼無人機振動分析在整機設(shè)計階段的重要性,采用數(shù)學建模和仿真分析相結(jié)合的方法,進行了共軸雙旋翼無人機旋翼系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的振動特性分析,掌握了其振動特性和影響規(guī)律,進行了相應(yīng)的減振設(shè)計。首先,計算了發(fā)動機、減速箱、傳動軸系等主要動力傳動系統(tǒng)的當量扭轉(zhuǎn)剛度和當量轉(zhuǎn)動慣量,建立了整個系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動模型。其次,推導了蹺蹺板式旋翼的揮舞、擺振、扭轉(zhuǎn)的振動微分模型,基于Rayleigh-Ritz法和MATLAB計算出較為準確的振型和頻率;分析了旋翼轉(zhuǎn)速?、槳葉的的抗彎剛度EI、槳葉剛度GJ、操縱系統(tǒng)線性剛度K?對固有頻率和振型的影響規(guī)律;繪制了槳葉共振頻率圖,指導正常工作轉(zhuǎn)速的設(shè)定。然后,基于ANSYS和ADAMS剛-柔耦合建模分析,搭建了包括旋翼在內(nèi)的傳動系統(tǒng)的振動仿真模型,分析了分體和系統(tǒng)在剛-柔耦合前后振動特性的變化;繪制了系統(tǒng)的前5階扭轉(zhuǎn)振型圖和前6階彎曲振型圖,得出了旋翼擺振與外軸扭轉(zhuǎn)、旋翼揮舞與內(nèi)軸彎曲的耦合作用規(guī)律;進行了自旋、巡航、盤旋轉(zhuǎn)彎不同飛行狀態(tài)下的扭轉(zhuǎn)、彎曲振動響應(yīng),得出了外軸、內(nèi)軸的最大響應(yīng)點位置。最后,進行了系統(tǒng)各關(guān)鍵參數(shù)對振動頻率和響應(yīng)的靈敏度分析,得出了槳轂轉(zhuǎn)動慣量、軸承支承剛度對系統(tǒng)扭振和彎曲的各自影響規(guī)律,并得出首選優(yōu)化部位;針對低頻下較為薄弱的內(nèi)軸進行了結(jié)構(gòu)動力修改,通過靈敏度分析,實現(xiàn)減重和提高固有頻率的多目標優(yōu)化,實現(xiàn)輕量化和規(guī)避共振的雙重目的。
【關(guān)鍵詞】：共軸雙旋翼 剛-柔耦合 扭轉(zhuǎn)振動 動響應(yīng) 靈敏度分析
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V279
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 研究背景及意義9-11
• 1.2.1 課題來源9
• 1.2.2 研究背景及意義9-11
• 1.3 國內(nèi)外研究概況11-16
• 1.3.1 共軸雙旋翼無人機發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 共軸式直升機振動特性研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.3 共軸式直升機減振設(shè)計研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 傳動系統(tǒng)動力學模型的建立17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 多體動力學理論基礎(chǔ)17-19
• 2.2.1 無阻尼自由振動18-19
• 2.2.2 有阻尼強迫振動19
• 2.3 系統(tǒng)各部件的當量簡化19-26
• 2.3.1 當量簡化原則19-20
• 2.3.2 發(fā)動機的簡化20-24
• 2.3.3 離合器的簡化24
• 2.3.4 錐齒輪的簡化24-25
• 2.3.5 傳動軸的簡化25-26
• 2.4 系統(tǒng)當量模型的建立26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第3章 旋翼系統(tǒng)振動特性分析29-53
• 3.1 引言29
• 3.2 旋翼振動形式分析29-30
• 3.3 揮舞振動模態(tài)分析30-43
• 3.3.1 剛體揮舞振動模態(tài)分析30-31
• 3.3.2 彎曲揮舞振動微分方程的建立31-36
• 3.3.3 基于Rayleigh-Ritz法的求解36-43
• 3.4 擺振運動模態(tài)分析43-46
• 3.5 扭轉(zhuǎn)運動模態(tài)分析46-50
• 3.6 槳葉共振分析50
• 3.7 本章小結(jié)50-53
• 第4章 傳動系統(tǒng)振動特性分析53-77
• 4.1 引言53
• 4.2 剛-柔耦合仿真模型的建立53-63
• 4.2.1 剛性模型的建立53-55
• 4.2.2 柔性軸的建立55-59
• 4.2.3 柔性槳葉的建立59-60
• 4.2.4 剛-柔耦合模型的建立60-62
• 4.2.5 基于ADAMS/Vibration的振動分析62-63
• 4.3 系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)模態(tài)分析63-67
• 4.3.1 模態(tài)參與因子63-65
• 4.3.2 扭轉(zhuǎn)振型圖65-67
• 4.4 系統(tǒng)橫向彎曲模態(tài)分析67-69
• 4.4.1 模態(tài)參與因子67-68
• 4.4.2 彎曲振型圖68-69
• 4.5 系統(tǒng)強迫振動響應(yīng)分析69-76
• 4.5.1 系統(tǒng)激振力的計算70-72
• 4.5.2 相同激勵下的扭轉(zhuǎn)振動響應(yīng)72-73
• 4.5.3 不同飛行狀態(tài)下的扭轉(zhuǎn)振動響應(yīng)73-74
• 4.5.4 不同飛行狀態(tài)下的彎曲振動響應(yīng)74-76
• 4.6 本章小結(jié)76-77
• 第5章 關(guān)鍵參數(shù)對振動的靈敏度分析及減振優(yōu)化77-87
• 5.1 引言77
• 5.2 靈敏度分析理論77-81
• 5.2.1 基本方法和理論77-79
• 5.2.2 有限差分法靈敏度分析79
• 5.2.3 Sobol法靈敏度分析79-81
• 5.2.4 基于ANSYS的靈敏度分析法81
• 5.3 槳轂轉(zhuǎn)動慣量靈敏度分析81-82
• 5.4 軸承支承剛度靈敏度分析82-83
• 5.5 傳動軸靈敏度分析及多目標優(yōu)化83-86
• 5.5.1 設(shè)計變量及優(yōu)化目標83-84
• 5.5.2 靈敏度分析84-85
• 5.5.3 優(yōu)化結(jié)果分析85-86
• 5.6 本章小結(jié)86-87
• 第6章 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 全文總結(jié)87-88
• 6.2 工作展望88-89
• 參考文獻89-93
• 攻讀碩士學位期間所取得的科研成果93-95
• 致謝95

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋亞平;淺談旋翼的防腐維護[J];航空維修與工程;2004年04期

2 _5^懔，

本文編號：693229