基于区间理论的直升机大重合度行星齿轮系功重比优化研究

发布时间：2017-05-05 14:05

  本文关键词：基于区间理论的直升机大重合度行星齿轮系功重比优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：旋翼直升飞机,简称直升机,作为人类科技文明史上极其重要的交通发明之一,被广泛地应用于军事运输、巡逻、抢险救灾、救护等多个领域。直升机主减速器作为其传动系统的主要动力传递部分,其重量和效率直接影响着直升机整机的负载量、飞行续航里程和机动性,因此相比其他齿轮减速器,直升机主减速器对重量、效率、体积、可靠性和振动噪声有更高的要求,有必要进行小体积、高可靠性直升机主减速器结构设计以及齿轮传动系的功重比(传递功率与重量的比值)优化研究。 本文首先分析了直升机主减速器的结构布置形式,针对设计对象的特殊性能要求,重点考虑设计对象的体积重量、可靠性和维修便捷性等技术指标,提出—种符合设计机型的主减速器结构方案——具有轴承一体化技术的空心轴式行星轮系主减速器。根据国内外直升机主减速器各级传动比分配经验值,利用熵权法对结构方案进行传动比分配理论计算。在传统齿轮设计方法的基础上,根据空心太阳轮轴强度估算太阳轮直径,进而确定了优化前直齿行星轮系设计参数。 其次,建立了含有密度、啮合摩擦系数不确定参数的主减速器直齿大重合度行星轮系功重比区间多目标优化的目标函数及相关约束函数；利用区间序数占优及区间分析方法将含有区间参数的目标函数转化为确定参数的目标函数,并通过统一目标函数法将多目标函数优化问题转化为单目标优化问题,最终使用MATLAB软件中的fmineon工具箱求得大重合度行星齿轮系目标函数的最优结果区间及设计变量的最优值,之后将优化前后的效率、重量和齿轮强度结果进行对比分析,结果表明了区间多目标优化算法的优越性。 最后,利用电封闭齿轮试验台对优化前后的行星轮系进行了噪声和效率试验,在不同输入转速和负载工况下对比优化前后行星轮系的效率、相似背景噪声下的箱内噪声频谱图,实验结果表明优化后的大重合度行星齿轮系效率有所提升,箱内噪声也有所降低,此外,设计并加工制作了应用于本文噪声试验台架的隔声罩,且在理论上验证了隔声罩的隔噪有效性。
【关键词】：直升机主减速器 行星齿轮系 区间数学 功重比 多目标优化
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 目录11-13
• 插图清单13-15
• 插表清单15-16
• 第一章 绪论16-30
• 1.1 选题的背景及意义16-18
• 1.2 直升机传动系统及区间优化算法国内外研究发展概况18-22
• 1.2.1 国外研究发展概况18-20
• 1.2.2 国内研究发展概况20-22
• 1.3 直升机传动系统主减速器基本结构及提高功重比关键技术22-28
• 1.3.1 直升机传动系统主减速器基本结构22-23
• 1.3.2 直升机传动系统主减速器性能特点23-24
• 1.3.3 直升机传动系统主减速器提高功重比关键技术24-28
• 1.4 课题来源及论文研究的主要内容28-30
• 第二章 直升机主减速器行星轮系参数设计30-50
• 2.1 引言30
• 2.2 主减速器基本结构布置方案30-35
• 2.2.1 行星轮系结构方案33
• 2.2.2 定轴系结构方案33-34
• 2.2.3 空心轴式行星轮系结构方案34-35
• 2.2.4 差动行星轮系结构方案35
• 2.3 主减速器传动比分配35-41
• 2.3.1 基于熵权法的主减速器传动比分配36-39
• 2.3.2 传动比分配软件开发39-41
• 2.4 基于传统设计方法的主减速器行星齿轮系参数设计41-44
• 2.5 大重合度行星齿轮系44-48
• 2.5.1 大重合度齿轮参数分析45-46
• 2.5.2 齿轮参数与重合度关系分析46-48
• 2.5.3 大重合度齿轮加工制造48
• 2.6 本章小结48-50
• 第三章 大重合度行星轮系参数区间多目标优化50-76
• 3.1 引言50
• 3.2 优化方法确定50-52
• 3.2.1 不确定多目标优化50-51
• 3.2.2 区间多目标优化数学模型51
• 3.2.3 区间多目标优化最优解集51-52
• 3.3 大重合度行星轮系参数区间优化模型建立52-65
• 3.3.1 目标函数的确定52-55
• 3.3.2 设计变量的选取55-56
• 3.3.3 约束条件的确定56-65
• 3.4 基于区间数序关系的区间占优及分析处理65-72
• 3.4.1 区间占优65-66
• 3.4.2 区间分析处理66-68
• 3.4.4 优化过程及结果68-72
• 3.5 优化前后结果对比72
• 3.6 主减速器结构设计72-74
• 3.7 本章小结74-76
• 第四章 大重合度行星轮系效率与噪声试验76-96
• 4.1 引言76
• 4.2 大重合行星轮系噪声分析76-78
• 4.2.1 齿轮噪声的产生成因76-77
• 4.2.2 齿轮噪声的评价77-78
• 4.3 效率及噪声台架试验78-94
• 4.3.1 试验台架78-79
• 4.3.2 效率试验方案及结果分析79-81
• 4.3.3 噪声试验方案及结果分析81-93
• 4.3.4 隔声罩隔噪有效性验证93-94
• 4.4 本章小结94-96
• 第五章 总结与展望96-98
• 5.1 全文总结96
• 5.2 不足与展望96-98
• 参考文献98-103
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：346462