直升机主减速器支撑杆的隔振特性研究

摘要

直升机在飞行时，旋翼产生的气动不平衡力和主减速器齿轮啮合产生的振动载荷传递到机身上，使直升机整体处于非常恶劣的动力学环境中。强烈的振动不仅会对驾驶员产生伤害，还会对机载设备造成损害，引起结构疲劳破坏，降低机体寿命。旋翼-主减速器产生的振动主要通过主减速器支撑杆传递到机身上。在直升机主减速器支撑杆处采用隔振措施，可以有效地抑制振动的传递。本文以直升机支撑杆为研究对象，对敷设约束阻尼支撑杆和周期减振支撑杆的隔振特性进行研究。
　　首先对支撑杆的振动特性进行研究。支撑杆隔振特性研究是其隔振特性研究的基础。根据薄壳的基本假设和弹性力学基础，给出了支撑杆的几何方程和物理方程，并且进一步计算了支撑杆自由振动时的动能和应变能。构造满足不同边界条件的模态函数，应用哈密顿原理结合瑞利-里兹法推导出了自由振动下固有频率、模态函数的求解公式。采用模态叠加法推导出了响应点的频率响应计算公式。
　　其次在支撑杆振动特性的基础上，分别研究了敷设约束阻尼支撑杆和周期减振支撑杆的隔振特性。首先对敷设约束阻尼支撑杆的隔振特性进行研究。应用瑞利-里兹法求解敷设约束阻尼支撑杆自由振动时的固有频率、损耗因子，应用模态叠加法给出响应点的频率响应。在频率响应的基础上，提出了能量耗散系数，并将其作为阻尼效果的评价标准，分析约束阻尼结构各参数对阻尼效果的影响。然后对周期减振支撑杆的隔振特性进行研究。根据周期结构和动力吸振器原理提出了周期减振结构并且给出其轴向振动和横向振动两种模型。应用谱有限元方法研究了支撑杆轴向振动模型的振动特性，并且分析了周期结构数目于振动特性的影响。利用声子晶体理论中的传递矩阵法研究了横向周期减振支撑杆的振动特性。
　　最后，设计并制作了支撑杆、约束阻尼结构和周期减振结构的缩比模型，搭建实验台，对提出的理论模型和公式进行验证。

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第1章 绪论

1.1课题来源及研究的目的和意义

1.3国内外研究现状

1.4本文主要研究内容

第2章 支撑杆的振动特性研究

2.1引言

2.2支撑杆的基本方程

2.3支撑杆的动能及应变能

2.4支撑杆自由振动特性

2.5支撑杆频率响应特性

2.6数值计算及分析

2.7本章小结

第3章 敷设约束阻尼支撑杆的隔振特性研究

3.1引言

3.2敷设约束阻尼支撑杆基本方程

3.3敷设约束阻尼支撑杆的动能及应变能

3.4敷设约束阻尼支撑杆自由振动特性

3.5敷设约束阻尼支撑杆频率响应特性

3.6阻尼效果评价指标

3.7数值计算及分析

3.8本章小结

第4章 周期减振支撑杆的隔振特性研究

4.1引言

4.2轴向周期减振支撑杆的隔振特性

4.3横向周期减振支撑杆的隔振特性

4.4周期减振结构数目对支撑杆隔振特性的影响

4.5本章小结

第5章 支撑杆振动特性及隔振特性的实验研究

5.1引言

5.2实验系统

5.3实验研究

5.4本章小结

结论

参考文献

附录

声明

致谢