尾旋翼关节轴承试验机的研制及动态特性分析

摘要

直升机尾旋翼的主要作用是形成偏航力矩以抵消主旋翼的反扭力矩，而自润滑关节轴承因有承载力大、抗冲击性强等优点被广泛应用其中。某型自润滑关节轴承是安装于某型直升机尾旋翼上4个变距拉杆两端的关键零件，而相邻杆的动载荷相位角又均相差90°，由此引出的相互影响有时会导致某个关节轴承未达到其额定寿命就提前失效。为此，所研制的关节轴承试验机应尽可能真实模拟直升机尾旋翼系统的实际结构和关节轴承运动工况，以研究轴承摩擦磨损性能，从而为理论计算和实际应用提供可靠的试验数据，对提高尾旋翼系统的可靠性和安全性具有重要的意义。
　　依据实际工况对尾旋翼关节轴承试验机进行设计。此试验机主要将直升机尾旋翼上所使用的轴承配套组合安装到实验机上，模拟轴承在实际使用中的工况，对轴承的综合服役寿命进行检测和评价。主要模拟关节轴承的倾斜摆动、旋转运动和复合运动。
　　对试验机摆动系统进行有限元仿真。应用三维分析软件ANSYS，建立相关零部件动力学模型，对关键零部件进行动态特性分析，包括模态分析、瞬态响应分析，得到了试验机的动态特性和不平衡响应幅值，为试验机的进一步优化奠定基础。
　　对偏心轴进行动平衡。为降低偏心轴由于质量不平衡引起的振动，基于转子动力学和有限元数值分析方法，依据影响系数平衡法使选定测点上的振动量达到最小，实现对偏心轴进行动平衡。通过动平衡可很大程度地降低偏心轴的不平衡振动幅值，从而减轻由不平衡质量引起的整机振动。
　　对试验机进行振动测试试验。为验证动平衡效果，通过试验得出相应测点的振动加速度数据，并运用数值积分的方法求得振动位移量，将实验结果与仿真分析结果进行对比，提高仿真及试验结果的可靠性。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 关节轴承试验机的研制现状

1.3 机械结构动态特性研究现状

1.4 动平衡方法的研究现状

1.5 课题来源及主要研究内容

第2章 试验机待试轴承工况模拟

2.1 引言

2.2 设计要求

2.3 试验机各组成部分简介

2.4 试验轴承倾斜摆动的实现

2.5 试验轴承旋转摆动的实现

2.6 试验轴承复合运动的实现

2.7 本章小结

第3章 试验机动力学分析

3.1 引言

3.2 摆动台模态分析

3.3 曲柄摇块机构动力学分析

3.4 偏心轴瞬态动力学分析

3.5 本章小结

第4章 偏心轴的动平衡

4.1 引言

4.2 转子动平衡基本理论

4.3 虚拟动平衡的力学原理

4.4 动平衡过程

4.5 平衡的评定准则

4.6 本章小结

第5章 试验机振动测试试验

5.1 引言

5.2 振动试验

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢