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

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【摘要】：傳動(dòng)系統(tǒng)是直升機(jī)的重要組成部分,其振動(dòng)特性直接影響著整個(gè)直升機(jī)的性能。直升機(jī)傳動(dòng)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(dòng)軸系,在設(shè)計(jì)時(shí),需要考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否安全以及結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)特性的影響,一般來(lái)講,即需要研究傳動(dòng)軸在工作中的強(qiáng)度安全以及動(dòng)力學(xué)特性,控制傳動(dòng)軸在工作中的振動(dòng),保證直升機(jī)的安全性與可靠性。膜片聯(lián)軸器是直升機(jī)尾傳動(dòng)軸系結(jié)構(gòu)中連接主-從動(dòng)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(jī)傳動(dòng)軸系的振動(dòng)特性。本文首先基于Hertz接觸理論和GW接觸模型理論對(duì)膜片表面接觸剛度模型進(jìn)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(shí)體模型,并把面面接觸剛度模型計(jì)算結(jié)果引入考慮接觸的膜片組模型中,通過(guò)對(duì)比計(jì)算驗(yàn)證了考慮接觸的膜片組模型計(jì)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(jì)算了直升機(jī)傳動(dòng)軸系使用的膜片聯(lián)軸器的剛度,為后文中對(duì)尾傳動(dòng)軸系的動(dòng)力學(xué)特性計(jì)算分析提供了基礎(chǔ)。各傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用關(guān)系到傳動(dòng)軸的強(qiáng)度是否滿足在工作時(shí)的需要。本文基于材料學(xué)理論和第三強(qiáng)度理論,根據(jù)直升機(jī)尾傳動(dòng)軸系的結(jié)構(gòu)參數(shù),建立了直升機(jī)傳動(dòng)軸系中的各傳動(dòng)軸三維實(shí)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(yùn)用有限元技術(shù)對(duì)各傳動(dòng)軸進(jìn)行了強(qiáng)度校核,確定了該直升機(jī)傳動(dòng)軸系各傳動(dòng)軸強(qiáng)度滿足要求。由于保密性,不能直接對(duì)實(shí)際直升機(jī)尾傳動(dòng)軸系進(jìn)行實(shí)體搭建試驗(yàn)臺(tái),因此在考慮傳動(dòng)系統(tǒng)中的共性部件傳動(dòng)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(dòng)力學(xué)模型,利用少自由度有限元方法對(duì)其進(jìn)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(dòng)特性等)和動(dòng)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(yàn)臺(tái)的建立及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證提供基礎(chǔ),為直升機(jī)傳動(dòng)軸系的動(dòng)力學(xué)特性提供基礎(chǔ)特性研究。直升機(jī)尾傳動(dòng)軸系的動(dòng)力學(xué)特性直接影響到直升機(jī)的運(yùn)行安全,因此研究其傳動(dòng)軸系的動(dòng)力學(xué)特性至關(guān)重要。通過(guò)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(diǎn),編制轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)程序)對(duì)直升機(jī)前主傳動(dòng)軸進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析,獲得前主傳動(dòng)軸的固有頻率、模態(tài)振型以及臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算結(jié)果,并進(jìn)行了兩種計(jì)算方法結(jié)果的對(duì)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(jī)尾傳動(dòng)軸系動(dòng)力學(xué)特性,直觀展現(xiàn)了直升機(jī)傳動(dòng)軸系設(shè)計(jì)和工作的可靠性,為直升機(jī)的傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)和動(dòng)力學(xué)特性預(yù)測(cè)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(shí)驗(yàn)臺(tái),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(cè)試、采集、分析為一體的完整實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。進(jìn)行了靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)分析,并在不同轉(zhuǎn)速下進(jìn)行了其動(dòng)力系特性實(shí)驗(yàn),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(jì)算的動(dòng)力學(xué)特性結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證,證明數(shù)值分析方法的正確性,對(duì)直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)力學(xué)特性預(yù)測(cè)提供很好的計(jì)算方法,為日后優(yōu)化直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)和改善直升機(jī)動(dòng)態(tài)特性提供必要的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：直升機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)軸 動(dòng)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(jī)傳動(dòng)軸系動(dòng)力學(xué)特性研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3.1 聯(lián)軸器動(dòng)力學(xué)特性研究現(xiàn)狀20
• 1.3.2 轉(zhuǎn)子動(dòng)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?jī)?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(yàn)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(jì)算對(duì)比驗(yàn)證38-43
• 2.4 膜片組模型徑向剛度計(jì)算43-45
• 2.5 膜片聯(lián)軸器軸向剛度計(jì)算45-47
• 2.6 膜片聯(lián)軸器扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算47-48
• 2.7 膜片聯(lián)軸器轉(zhuǎn)角剛度計(jì)算48-51
• 2.8 本章小結(jié)51-52
• 第3章 直升機(jī)關(guān)鍵傳動(dòng)軸強(qiáng)度分析52-69
• 3.1 直升機(jī)傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)分析52-53
• 3.2 傳動(dòng)軸強(qiáng)度分析理論53-56
• 3.2.1 傳動(dòng)軸彈性力學(xué)基本理論53-54
• 3.2.2 傳動(dòng)軸有限元分析理論54-55
• 3.2.3 強(qiáng)度校核準(zhǔn)則55-56
• 3.3 主傳動(dòng)軸強(qiáng)度分析56-62
• 3.3.1 最大瞬態(tài)扭矩下的強(qiáng)度計(jì)算分析57-59
• 3.3.2 正常轉(zhuǎn)速下的強(qiáng)度計(jì)算分析59-62
• 3.4 尾傳動(dòng)軸強(qiáng)度分析62-67
• 3.4.1 尾傳動(dòng)前軸強(qiáng)度分析62-64
• 3.4.2 尾傳動(dòng)后軸強(qiáng)度分析64-66
• 3.4.3 尾傳動(dòng)斜軸強(qiáng)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(dòng)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(jí)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(dòng)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(dòng)行為76-77
• 4.4.2 轉(zhuǎn)速對(duì)振動(dòng)特性影響77-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 第5章 直升機(jī)傳動(dòng)軸的動(dòng)力學(xué)特性分析81-100
• 5.1 傳動(dòng)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(jī)前主傳動(dòng)軸動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法84-90
• 5.2.1 前主傳動(dòng)軸動(dòng)力學(xué)特性多自由度有限元計(jì)算85-88
• 5.2.2 前主傳動(dòng)軸動(dòng)力學(xué)特性少自由度有限元計(jì)算88-89
• 5.2.3 前主傳動(dòng)軸動(dòng)力學(xué)特性結(jié)果對(duì)比分析及方法驗(yàn)證89-90
• 5.3 后主傳動(dòng)軸動(dòng)力學(xué)特性分析90-93
• 5.4 直升機(jī)尾傳動(dòng)軸系動(dòng)力學(xué)特性分析93-99
• 5.4.1 直升機(jī)尾傳動(dòng)軸水平軸系動(dòng)力學(xué)特性分析94-96
• 5.4.2 尾傳斜軸動(dòng)力學(xué)特性計(jì)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(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)100-115
• 6.1 轉(zhuǎn)子-膜片聯(lián)軸器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(dòng)力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)對(duì)比113
• 6.5 本章小結(jié)113-115
• 結(jié)論115-116
• 參考文獻(xiàn)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(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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本文編號(hào)：939027