航空发动机附件机匣传动齿轮失效分析研究

发布时间：2017-08-01 23:11

  本文关键词：航空发动机附件机匣传动齿轮失效分析研究

  更多相关文章： 航空发动机 附件机匣 齿轮失效分析 齿面胶合

【摘要】：航空工业是国家战略性的高技术产业,是国防空中力量和航空交通运输的基础。附件机匣齿轮传动系统作为航空发动机的关键构件,其性能的好坏直接影响着航空飞行器的正常运行。长期工程实践表明,齿轮失效所引起的一系列问题严重影响着航空发动机的性能,一定程度上制约着我国航空工业的发展。国内外研究学者针对上述问题开展齿轮失效机理、理论分析及实验技术等研究。本文针对某型航空发动机附件机匣的内部异常磨损问题,从宏观及微观角度进行失效形式分析与判断;系统深入地开展相关理论和实验的研究,探讨附件机匣传动齿轮的变位系数、加工制造精度以及热处理方式对齿轮抗胶合性能的影响。相关内容研究对实现附件机匣高速重载传动齿轮的高可靠性、耐久性以及发展航空工业具有重要的理论意义和技术参考价值。本文的主要研究内容包括:(1)分析该航空发动机附件机匣传动齿轮的工况及加工技术背景,通过宏观记录、齿面微观三维形貌和金相组织分析,结合齿轮的主要失效形式及其特征,分析判断齿轮的失效形式。(2)分析该附件机匣各齿轮副的滑动率曲线及其最大值;基于齿轮副的滑动率最小和最大滑动率趋于相等的原则,建立数学模型,采用序列二次规划算法,对变位系数进行优化设计;分析对比优化前后的齿轮副滑动率曲线、抗胶合承载能力等,以研究变位系数对抗胶合性能的影响。(3)基于航空发动机附件机匣齿轮传动的使用要求,采用齿轮误差的评定、检测及分析技术,分析齿轮加工制造误差对齿轮啮入啮出的冲击影响;基于粘着—犁沟摩擦理论,开展往复摩擦磨损性能对比实验,研究齿面粗糙度对齿面摩擦性能、齿轮抗胶合性能的影响。(4)基于齿轮的渗碳、碳氮共渗淬火表面热处理方式,开展球-盘摩擦磨损常温、高温的性能对比实验以及工况复杂的抗胶合承载能力对比实验,以研究对比两种热处理方式对齿轮抗胶合性能的影响。
【关键词】：航空发动机 附件机匣 齿轮失效分析 齿面胶合
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V233
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 航空发动机附件机匣概述9-10
• 1.2.1 附件机匣的结构和功能9
• 1.2.2 附件机匣传动齿轮9-10
• 1.3 齿轮失效理论分析研究现状10-12
• 1.4 失效分析实验技术研究现状12-14
• 1.5 论文的主要研究内容14-16
• 2 附件机匣传动齿轮失效分析及机理研究16-32
• 2.1 附件机匣传动齿轮主要失效形式16-17
• 2.2 失效齿轮基本信息17-18
• 2.3 齿面宏观及微观三维形貌分析18-23
• 2.3.1 失效齿面宏观分析18
• 2.3.2 齿面微观三维形貌分析18-23
• 2.4 失效齿轮金相组织分析23-29
• 2.4.1 金相组织分析步骤23-25
• 2.4.2 金相组织结果分析25-27
• 2.4.3 失效齿轮维氏硬度分析27-29
• 2.5 胶合失效的主要影响因素29-30
• 2.6 小结30-32
• 3 附件机匣传动齿轮变位系数优化设计32-50
• 3.1 附件机匣传动齿轮滑动率分析32-37
• 3.1.1 齿轮副滑动率曲线32-35
• 3.1.2 齿轮副滑动率最大值35-37
• 3.2 基于最小滑动率的变位系数最优化设计37-43
• 3.2.1 变位系数优化数学模型建立37-39
• 3.2.2 变位系数优化程序设计39-41
• 3.2.3 变位系数优化结果分析41-43
• 3.3 附件机匣传动齿轮强度对比分析43-49
• 3.3.1 齿面接触疲劳强度对比分析43-45
• 3.3.2 齿轮弯曲疲劳强度对比分析45-47
• 3.3.3 齿轮抗胶合承载能力对比分析47-49
• 3.4 小结49-50
• 4 附件机匣传动齿轮加工制造精度改进50-60
• 4.1 齿轮加工制造误差对附件机匣齿轮啮合的影响50-53
• 4.1.1 齿轮加工制造误差对齿轮啮合的影响50
• 4.1.2 附件机匣传动齿轮误差检测项目50-51
• 4.1.3 齿轮精度测量结果分析51-53
• 4.2 齿面粗糙度对附件机匣齿轮磨损性能的影响53-58
• 4.2.1 粘着-犁沟理论53
• 4.2.2 往复摩擦磨损性能实验原理53-54
• 4.2.3 往复摩擦磨损性能实验方案设计54-56
• 4.2.4 实验结果与分析56-58
• 4.3 小结58-60
• 5 附件机匣传动齿轮的碳氮共渗热处理60-78
• 5.1 齿轮齿面渗碳与碳氮共渗淬火硬化处理60
• 5.2 球-盘摩擦磨损性能对比实验60-68
• 5.2.1 球-盘摩擦磨损性能实验原理60-61
• 5.2.2 球-盘摩擦磨损性能实验方案设计61-63
• 5.2.3 实验结果与分析63-68
• 5.3 渐开线齿轮抗胶合承载能力对比实验68-76
• 5.3.1 抗胶合承载能力实验原理68
• 5.3.2 抗胶合承载能力实验方案设计68-71
• 5.3.3 实验结果与分析71-76
• 5.4 小结76-78
• 6 结论78-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-86
• 附录86
• A. 作者在攻读硕士期间发表的论文目录86
• B. 作者在攻读硕士期间参与的研究项目86

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨蔚源;40铬钢制机匣断裂分析[J];金属材料与热加工工艺;1982年04期

2 尚伟钧,李明达;复杂受载承力机匣的强度及疲劳寿命[J];航空动力学报;1988年04期

3 王桂华,李琳;航空发动机风扇机匣行波振动的分析方法[J];航空动力学报;2000年02期

4 齐红宇 ,孙联文 ,温卫东 ,王林江;复杂载荷下复合材料机匣结构稳定性的数值分析[J];航空制造技术;2003年07期

5 齐红宇,温卫东,孙联文,王林江;轴向压力和端部转矩载荷联合作用下机匣结构稳定性的数值分析[J];机械设计;2003年11期

6 于亚彬,陈伟;模型机匣/叶片的包容性数值分析[J];航空动力学报;2005年03期

7 范志强;高德平;覃志贤;姜涛;李卫东;;机匣包容性破坏势能法的试验验证[J];燃气涡轮试验与研究;2006年02期

8 范志强;高德平;姜涛;覃志贤;王维;;模型机匣的包容性试验和数值模拟[J];南京航空航天大学学报;2006年05期

9 陈礼顺;王彦岭;黄成生;;某型发动机双速机匣固定螺桩脱落分析[J];失效分析与预防;2006年04期

10 崔海坡;温卫东;;复合材料机匣冲击后的力学性能分析[J];航空动力学报;2008年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陆晓;宣海军;丁志伟;;纤维增强复合材料风扇包容机匣研究进展[A];2009年度全国复合材料力学研讨会论文集[C];2009年

2 姚宏军;宋秀峰;董顺昌;;镁合金航空机匣组合悬挂加工技术研究[A];探索 创新 交流（第4集）——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年

3 张丽;朱惠人;;涡轮机匣隔热环腔内流动换热数值计算[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年

4 刘璐璐;宣海军;何庆;邢军;王晋;;复合材料机匣受叶片撞击损伤过程研究[A];第十届全国冲击动力学学术会议论文摘要集[C];2011年

5 刘璐璐;宣海军;张娜;;航空发动机复合材料机匣叶片包容性研究[A];第21届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2012年

6 俸跃伟;王丽花;李冬梅;袁仲欣;;辅助支承夹具在薄壁机匣加工中的应用[A];第十五届中国科协年会第13分会场：航空发动机设计、制造与应用技术研讨会论文集[C];2013年

7 佘德勇;;某新型发动机附件机匣制造工艺研究[A];第十五届中国科协年会第13分会场：航空发动机设计、制造与应用技术研讨会论文集[C];2013年

8 王树兰;刘金南;;某航空发动机风扇机匣振动故障诊断[A];2010航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年

9 杨艳梅;;铝、镁合金附件机匣工艺过程的设计与分析[A];第二届民用飞机制造技术及装备高层论坛资料汇编（论文集）[C];2010年

10 李莹;马蕾;刘宁;王健;;燃机涡轮机匣改进结构后可靠性分析[A];第十五届中国科协年会第13分会场：航空发动机设计、制造与应用技术研讨会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前9条

1 王国松 张凌;一航黎明缩短“太行”发动机前机匣交付周期[N];中国航空报;2006年

2 陈小静;东安直8主减机匣加工创造新纪录[N];中国航空报;2010年

3 陈小静;东安直8主减机匣毛坯 铸造创纪录[N];中国航空报;2010年

4 郎小兵 周广银;整体精铸钛合金中介机匣研制成功[N];中国航空报;2004年

5 郑重;冬天戴手套也能射击[N];中国国防报;2002年

6 桂杭;辉煌闪耀平凡中[N];中国航空报;2005年

7 晓丽;GEnx在取证试验中表现出色[N];中国航空报;2009年

8 邓龙学　汪如林;左右手都能操作的枪[N];中国国防报;2002年

9 何榉;M96紧凑型：便于快出手[N];中国国防报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 温登哲;航空发动机机匣模型的若干动力学特性研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 范志强;航空发动机机匣包容性理论和试验研究[D];南京航空航天大学;2006年

3 齐红宇;复合材料及发动机机匣的屈曲与疲劳研究[D];南京航空航天大学;2002年

4 何庆;航空发动机机匣包容性机理及数值仿真方法研究[D];浙江大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 杨双林;双层金属机匣模拟包容性试验及数值分析[D];南京航空航天大学;2010年

2 郭明明;航空发动机风扇机匣包容试验叶片爆破飞脱方法研究[D];浙江大学;2016年

3 李存尧;不同材料的静子叶片与机匣典型连接方案的分析评估[D];南京航空航天大学;2015年

4 戴雄;高压涡轮机匣典型结构热固耦合优化设计[D];南京航空航天大学;2016年

5 孙运玺;基于机匣振动信号的叶片振动分析方法研究[D];南京航空航天大学;2016年

6 杨语;航空发动机附件机匣传动齿轮失效分析研究[D];重庆大学;2016年

7 黄寿伟;某型涡喷发动机附件传动机匣的强度分析及结构改进[D];南京航空航天大学;2008年

8 李海波;航空发动机机匣的包容性数值分析与实验研究[D];南京理工大学;2010年

9 张晓峰;航空发动机机匣包容性的试验研究与仿真计算[D];浙江大学;2005年

10 白彦;机匣连接结构振动特性有限元模型验证技术研究[D];沈阳航空航天大学;2013年

，

本文编号：606605