行星轮系柔性内齿圈均载设计技术研究

发布时间：2020-06-28 07:57

【摘要】：行星轮系具有传动比大、功率密度高以及承载能力强等一系列优点,已经成为直升机动力传输中重要的传动形式。但是其结构元件的安装和制造误差会引起行星轮系各分支功率传动不均匀,并将进一步引起承载能力下降、降低行星齿轮的寿命以及冲击振动的动力学问题,从而严重影响直升机传动系统的可靠性和运行平稳性。因此,在结构上采取一种能够补偿行星轮系综合误差的柔性齿圈均载构型,对于改善行星轮系的均载性能是很有意义的。但限于国外对含薄壁套筒的柔性齿圈结构设计技术资料的保密,国内关于该柔性齿圈结构对系统均载影响方面的研究尚不完善。故本文以某直升机主减速器含有薄壁套筒内齿圈的行星轮系为研究对象,探究该齿圈的柔性对行星轮系动力学均载性能和系统模态的影响,开展含有薄壁套筒内齿圈的行星轮系动力学均载研究,并为该齿圈的结构设计提供理论支撑。具体内容如下:1.根据多刚体离散分析法,建立了含有薄壁套筒柔性内齿圈结构的行星轮系动力学模型;根据理论力学的知识,对柔性内齿圈的相关参数进行了计算;并根据牛顿第二定律,建立了含有柔性齿圈结构的行星轮系动力学方程;通过数值方法求解,得到行星轮系系统的固有频率,进一步探究了齿圈柔性以及齿圈套筒厚度对行星轮系固有特性的影响。2.采用能量法计算了太阳轮与行星轮啮合的外啮合刚度,基于Timoshenko梁(铁木辛柯梁)理论,分析了含有薄壁套筒结构的内齿圈的弹性变形;然后确定了该柔性齿圈与行星轮啮合的综合内啮合刚度的计算公式,并分析了套筒厚度的改变对内啮合刚度的影响;建立了含有薄壁套筒柔性内齿圈的行星轮系动力学均载模型,确定了动力学均载系数的计算公式,分析了内齿圈柔性即薄壁套筒的变形以及系统各参数对含有柔性齿圈结构的行星轮系动力学均载的影响。3.基于薄壁套筒的变形对行星轮系动力学均载性能的影响,利用三维造型软件完成了含有套筒厚度不同的内齿圈的行星轮系的建模和装配;然后通过Ansys Workbench软件分析了其应力和变形,同时验证了扭转变形是柔性齿圈的主要变形形式,并得到了套筒的疲劳强度安全系数;结合套筒厚度对均载的影响以及套筒的疲劳强度,最终确定了套筒的厚度,进而完成了内齿圈结构的设计。4.开展了具有3个行星轮的行星轮系动力学均载实验研究。采用电阻应变测量法,完成了对太阳轮和内齿圈的应变应力的测量;然后根据均载贴片的实验原理,进而得出系统的内、外啮合均载系数,验证了本文对薄壁套筒型内齿圈结构设计的合理性;通过实验分析了系统不同参数的改变对均载特性的影响规律,与理论分析的结论一致,且两者之间的误差不超过12%。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V275.1;TH132.425
【图文】：

柔性齿圈结构三维实体模型

23(b)第五阶至第八阶主振型图 2.8 系统前 8 阶固有频率对应的主振型圈柔性对系统固有频率的影响内齿圈的建模过程可知，内齿圈的柔性是通过连接各段内齿圈之间的因此，内齿圈的柔性可以用弹簧刚度k 来表示，随着 值的增大，内本文主要研究内齿圈的柔性对系统动力学特性的影响，为了探究内齿

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本文编号：2732774