同轴面齿轮分汇流传动系统功率流计算方法研究

发布时间：2020-05-26 19:12

【摘要】：直升机能够实现不受场地限制的起降、能够实现飞行和悬停状态的切换;无论是民用抢险救援,还是配合军事行动,直升机都有无可比拟的优势。直升机动力系统性能的优劣在很大程度上取决于传动系统的性能。通用型和重型直升机的减速器通常采用齿轮分流传动,如阿帕奇Block III的主减速器采用同轴面齿轮分汇流传动系统,该传动系统具有结构紧凑、重量轻等优点。分流传动系统的性能优劣很大程度上取决于支路功率流分配的均匀性;因此,对同轴面齿轮分汇流传动系统功率流分配的研究显得尤为重要。本文针对同轴面齿轮分汇流传动系统开展了功率流计算方法的研究,主要研究内容包括:基于静力学的同轴面齿轮分汇流传动系统功率流计算方法研究、基于键合图的同轴面齿轮分汇流传动系统功率流计算方法研究、同轴面齿轮分汇流传动系统功率流计算方法对比及影响分析、同轴面齿轮分汇流传动系统功率流计算分析软件开发。本文提出了面齿轮传动的当量齿形法,结合当量齿宽公式和石川模型,推导了面齿轮传动啮合刚度的计算方法;在同轴面齿轮分汇流传动系统的静力学分析中,将面齿轮传动的当量齿形法和刚度计算方法引入,并结合面齿轮传动位置关系和系统结构特点,形成了系统功率流分析的简化模型;同时,还推导了同轴面齿轮分汇流传动系统啮合相位角的计算方法;实现了基于静力学的系统支路功率流计算分析。本文基于键合图理论,开展了单对面齿轮副的功率流分析键合图建模方法研究,提出了单对面齿轮副的功率流分析键合图模型;根据同轴面齿轮分汇流传动系统的结构及内部能量流动的特点,建立了系统的功率流分析键合图模型;根据所建立的系统键合图模型,推导了系统的状态方程;并利用Simulink仿真工具,实现了基于键合图的系统支路功率流计算分析。本文开展了上述2种同轴面齿轮分汇流传动系统的功率流计算方法,即:静力学方法和键合图方法,在相同系统参数下的仿真及对比研究,佐证了2种功率流计算方法的一致性。根据2种方法的对比分析,确定了系统功率流的主要影响因素;利用功率流计算的键合图方法,开展了主要影响因素,例如:传动比、模数、压力角、刚度及阻尼等对系统功率流影响的分析。本文基于同轴面齿轮分汇流传动系统2种功率流计算方法,利用Matlab软件开发了功率流计算的静力学方法及键合图方法功能模块;形成了同轴面齿轮分汇流传动系统功率流计算分析软件,为同轴面齿轮分汇流传动系统的设计提供了可靠的分析工具。
【图文】：

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南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论1.1 选题背景及意义1）选题背景直升机能够实现不受场地限制的起降、能够实现飞行和悬停状态的切换，在紧急救灾、海上救援等方面具有无可比拟的优势；同时，直升机相对于车、船等交通工具，具有灵活机动，运载速度快等特点，在军事上能够实现人员和装备的快速反应，对反恐、抢滩登陆、岛礁争夺等都有重大作用。因此，无论面向于民用还是军用，都需要进一步发展高性能直升机。直升机性能主要由动力系统性能决定。直升机的动力系统主要包括发动机、传动系统和旋翼。传动系统将发动机的功率和转速按一定的比例传递给旋翼等部件，是直升机的唯一动力传递路径；因此，传动系统性能基本上决定了直升机的动力系统性能。直升机传动系统，，以典型单旋翼直升机为例，可以归结为“三器两轴”，如图 1.1 所示，即主减速器、中间减速器、尾减速器、尾水平轴和尾斜轴。

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同轴面齿轮分汇流传动系统功率流计算方法研究定了直升机传动系统的优劣。重型直升机的减速器通常采用齿轮分流传动。如阿帕奇 Block III[1]的主分汇流传动，该分流传动可将输入功率分流到两分支，从而减少每个分小齿轮传动重量和体积的目的。此外，同轴面齿轮分汇流传动系统为自换向功能，如图 1.2 所示，使主减速器的传动级数和零部件数减少，因紧凑、重量轻等优点。因此，同轴面齿轮分扭传动系统功率流分配的研十分重要的指导意义。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V275.1

【参考文献】