某型直升机主减速器直齿轮疲劳寿命估算方法研究

发布时间：2017-05-16 18:07

  本文关键词：某型直升机主减速器直齿轮疲劳寿命估算方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：疲劳寿命评估是直升机研究的重要内容,同时也是传动系统可靠性校核的关键技术指标。以高周疲劳为主的直升机传动系统关重件,尤其是主减速器中的齿轮,其特点为单通道传力、载荷复杂、飞行状态复杂多变,一旦在飞行中发生疲劳破坏往往导致灾难性事故。因此,研究直升机传动系统主减速器中齿轮的疲劳寿命具有十分重要的意义。 首先,本文研究了两种齿轮接触疲劳寿命的估算方法。一种是基于接触疲劳S-N曲线的疲劳寿命估算方法,另一种是基于Lundberg-Palmgren理论并结合Hertz接触理论的疲劳寿命估算方法,这两种方法均认为齿轮疲劳寿命与接触应力密切相关。在此过程中,分别运用美国标准ANSI/AGMA2001-D04和ANSYS有限元分析软件求解了齿面接触应力和最大Hertz接触应力。 其次,为完善这两种齿轮接触疲劳寿命估算方法,进行了直齿轮的接触疲劳试验,并改进了一种依据齿轮齿面点蚀图像判断齿轮是否接触疲劳失效的方法。通过试验数据对齿轮接触疲劳的寿命影响因子进行回归分析,分别得到利用这两种方法估算齿轮接触疲劳寿命的表达式。通过实验验证了这两种疲劳寿命估算方法的正确性,并对两种估算方法进行了对比分析。 最后,利用MATLAB软件编制相关分析软件,分别是接触应力的计算软件,按S-N曲线估算疲劳寿命的软件,按L-P方法估算疲劳寿命的软件和点蚀图像的处理软件,从而简化了疲劳寿命估算过程中的部分工作。本文共计图49幅,表15个,参考文献72篇。
【关键词】：疲劳寿命 S-N曲线 Lundberg-Palmgren理论 点蚀图像处理 接触疲劳试验
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V275.1;TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题研究的背景和意义9-11
• 1.2.1 背景9-10
• 1.2.2 意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-16
• 1.3.1 国内外齿轮疲劳寿命估算方法研究现状11-14
• 1.3.2 国内外齿轮接触疲劳试验研究现状14-16
• 1.4 主要研究内容16-17
• 2 基于S-N曲线的齿轮疲劳寿命估算方法17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 基于S-N曲线的应力疲劳分析方法17-18
• 2.3 齿面接触应力的计算方法18-24
• 2.3.1 齿面接触应力18-19
• 2.3.2 齿面接触应力的影响系数19-22
• 2.3.3 齿面接触应力作用点的曲率半径22-23
• 2.3.4 齿面接触应力的Goodman线性修正23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 基于Lundberg-Plamgren理论的齿轮疲劳寿命估算方法25-38
• 3.1 引言25
• 3.2 基础理论25-28
• 3.2.1 Lundberg—Palmgren疲劳寿命理论25-26
• 3.2.2 Hertz线接触理论26-28
• 3.3 齿轮接触疲劳寿命估算模型28-29
• 3.3.1 主动轮单齿疲劳寿命估算模型28
• 3.3.2 主动轮疲劳寿命估算模型28-29
• 3.4 最大Hertz接触应力的有限元求解29-36
• 3.4.1 主动轮单齿建模29-32
• 3.4.2 网格划分与单元属性32-33
• 3.4.3 约束及载荷的施加33-35
• 3.4.4 最大Hertz接触应力的求解与修正35-36
• 3.5 接触应力两种计算方法的比较36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 4 齿轮接触疲劳寿命试验与验证实验38-60
• 4.1 引言38
• 4.2 齿轮接触疲劳试验系统38-44
• 4.2.1 试验系统总体结构38-39
• 4.2.2 齿轮接触疲劳试验台39-42
• 4.2.3 测控系统42
• 4.2.4 加载系统42-43
• 4.2.5 润滑油供应系统43-44
• 4.3 齿轮接触疲劳寿命试验相关理论44-53
• 4.3.1 齿轮接触疲劳失效判据44-45
• 4.3.2 齿面点蚀面积率的测定45
• 4.3.3 齿面点蚀图像的处理45-53
• 4.4 试验过程注意事项53
• 4.5 齿轮接触疲劳寿命试验53-58
• 4.5.1 试验目的及意义53
• 4.5.2 试验齿轮及其啮合方式53-54
• 4.5.3 加载应力级的选取54-55
• 4.5.4 试验数据及其处理分析55-58
• 4.6 齿轮疲劳寿命估算方法验证实验58-59
• 4.6.1 实验目的及意义58
• 4.6.2 实验齿轮58
• 4.6.3 加载应力级的选取58-59
• 4.6.4 实验数据及其验证分析59
• 4.7 本章小结59-60
• 5 直升机主减速器分扭传动直齿轮疲劳寿命估算方法60-66
• 5.1 引言60
• 5.2 直升机分扭传动结构及其特点60-61
• 5.3 分扭传动直齿轮疲劳寿命的估算方法61-65
• 5.3.1 分扭传动主动轮疲劳寿命估算模型61
• 5.3.2 疲劳累积损伤理论61-64
• 5.3.3 多工况下分扭传动主动轮疲劳寿命估算模型64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 6 齿轮疲劳寿命估算相关软件的开发66-74
• 6.1 引言66
• 6.2 软件功能介绍66-67
• 6.3 软件使用说明67-73
• 6.3.1 接触应力的计算软件67-70
• 6.3.2 按S-N曲线估算疲劳寿命的软件70-71
• 6.3.3 按L-P方法估算疲劳寿命的软件71-72
• 6.3.4 点蚀图像的处理软件72-73
• 6.4 本章小结73-74
• 7 总结与展望74-76
• 7.1 全文总结74-75
• 7.2 工作展望75-76
• 参考文献76-81
• 攻读学位期间主要研究成果81-82
• 致谢82

【参考文献】

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