直升机传动系统载荷谱建立方法研究

摘要

直升机的疲劳可靠性工作是直升机飞行安全的重要保障。而作为直升机核心部件之一的传动系统，一直是疲劳校核的关键。为了得到疲劳试验所需要的载荷谱，本文对载荷谱编制的整个过程进行了研究。
　　本文首先研究了载荷谱编制的完整流程，提出了需要注意的问题。同时，按照载荷实测阶段的任务要求，说明了飞行谱编制的一般方法，并给出了飞行谱编制结果。
　　在数据处理过程中，本文按照编制流程，先后完成了以下工作:一是实施了排伪处理，研究剔除干扰信号的方法。二是动静分离。按照合理的载荷周期，把稳态载荷和动态载荷分离开来。三是峰谷值检索。通过设立一定的变程阀值，提取峰谷值信息。四是循环计数。比较了常见的几种计数方法，并运用常用的雨流计数法进行了变程计算。五是分级统计。采用单参数法，分动载荷和静载荷进行了统计。
　　同时，针对排伪处理常常难以发现隐蔽的失效数据这一情况，本文从实测数据的周期性、一致性、相关性、规律性和重复性等五个方面系统地对测试数据的有效性进行了分析。
　　在分级统计后，结合不同载荷形式的特点，本文分高周疲劳和低周疲劳两种情况，采用不同的计算方法，分别生成了反映高周疲劳特性的振动疲劳载荷谱和功率谱，以及反映低周疲劳最大循环特性的瞬态疲劳载荷谱和瞬态疲劳功率谱。
　　最后，根据疲劳试验的实际需要，本文运用等寿命曲线、Miner理论和数理统计方法，对振动疲劳载荷谱、瞬态疲劳载荷谱、功率谱、瞬态功率谱进行了多级简化，并结合得到的功率谱数据对关键齿轮的齿面应力进行了建模分析，算出了该齿轮的最大接触应力。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 概述

1．2 载荷谱编制方法的研究现状

1．3 本文主要解决的问题

2 载荷谱编制方案设计及任务谱编制

2．1 载荷谱编制方案设计

2．1．1 载荷谱编制方案

2．1．2 载荷谱编制需要注意的几个问题

2．2 任务谱编制

2．2．1 表示方法

2．2．2 飞行谱编制的常用方法

2．2．3 设计分析法

2．2．4 飞行状态细化

2．2．5 任务谱编制的matlab软件

2．3 本章小结

3 面向飞行载荷谱特征的数据处理技术研究

3．1 基于内存映像法的数据读取

3．2 排伪处理

3．2．1 常见的失效类型及原因

3．2．2 干扰数据的处理

3．3 动静分离

3．4 峰谷值检索

3．4．1 峰谷值检索的基本原理

3．4．2 峰值检测偏差的计算方法

3．5 循环计数法

3．5．1 常用循环计数法及优缺点比较

3．5．2 雨流计数法的基本原理

3．5．3 雨流计数法的数学实现方法

3．6 分级统计

3．6．1 各级动载荷的统计方法

3．6．2 各级稳态载荷的统计方法

3．7 对测试数据有效性的分析

3．7．1 周期性分析

3．7．2 一致性分析

3．7．3 相关性分析

3．7．4 规律性分析

3．7．5 重复性分析

3．8 本章小结

4 载荷谱生成及简化方法研究

4．1 振动疲劳载荷谱的生成

4．1．1 状态载荷

4．1．2 状态谱载荷

4．1．3 组合

4．2 瞬态疲劳载荷谱的生成

4．2．1 状态载荷的计算

4．2．2 状态谱载荷的计算

4．2．3 排序

4．2．4 计数

4．2．5 排列组合

4．2．6 低载截除

4．3 功率谱的生成

4．3．1 功率转换

4．3．2 状态功率

4．3．3 状态谱功率

4．3．4 组合

4．4 瞬态功率谱的生成

4．4．1 状态功率

4．4．2 状态谱功率

4．4．3 排序

4．4．4 统计

4．4．5 计数

4．4．6 排列组合

4．4．7 低载截除

4．5 振动疲劳载荷谱的简化

4．5．1 稳态载荷的简化

4．5．2 动态载荷的简化

4．5．3 动静载荷等效

4．6 瞬态疲劳载荷谱的简化

4．6．1 瞬态载荷谱的一级简化

4．6．2 瞬态载荷谱的二级简化

4．7 功率谱的简化

4．7．1 功率谱的一级简化

4．7．2 功率谱的二级简化

4．7．3 基于功率谱对主减直齿轮的应力分析

4．8 瞬态功率谱的简化

4．9 本章小结

5 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 工作展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果目录

致谢