某直升机主减速器新齿形齿轮接触承载能力研究

摘要

对于直升机传动系统，大多仍采用传统的行星轮系传动，且在国产直升机减速器上采用的齿轮为渐开线齿轮。对于直升机主减速器高速重载工况、大传动比、高可靠性、良好地维修性和高的生存能力的需求越来越高，有必要对高性能齿轮进行研究从而提高传动系统的稳定性和使用寿命。
　　本文以开发应用于某直升机主减速器的高性能微线段齿轮为研究对象，通过对微线段齿轮的参数化建模，利用Hypermesh进行不同方式的网格划分，通过比较得出在接触分析方面较高质量的网格。
　　对齿轮副进行静态分析，利用正交试验及有限元法比较微线段齿轮与渐开线齿轮的接触应力，而后提出了一种基于蒙特卡罗法来模拟确定微线段和渐开线齿轮接触应力分布的方法，导出了微线段齿轮的接触应力计算公式。基于ARAMIS测量系统对微线段齿轮和渐开线齿轮的接触承载能力进行比较分析，对有限元法进行了验证。
　　在齿轮静态接触分析的基础上，利用Hypercrash、RADIOSS、Hyperview结合对齿轮进行动态啮合冲击仿真，分析在直升机不同的工况下齿轮的啮入啮出的冲击，并研究齿轮接触力的变化情况（转速变化和负载变化），提取出齿轮在啮合瞬间的等效力云图，分析齿轮在不同转速（负载）下最大接触力的变化趋势及其时间历程。
　　通过试验得出在直升机不同的工况下微线段齿轮的振动和噪声情况并进行分析。通过试验得出在不同的转速下微线段齿轮和渐开线齿轮在X、Y、Z方向的振动加速度，验证微线段齿轮具有传动平稳的优点。
　　为了避免共振发生，在进行结构设计初期进行模态分析可以将系统的固有频率与激振力的频率分开。基于Workbench对齿轮副进行模态分析，求出固有频率和主振型。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究课题的背景

1．2 国内外研究概况

1．2．1 国外研究概况

1．2．2 国内研究概况

1．3 本文主要的研究内容

第二章 齿轮接触理论及参数化建模

2．1 引言

2．2 赫兹弹性接触理论及齿轮接触应力计算

2．2．1 赫兹弹性接触理论

2．2．2 接触应力计算

2．3 微线段齿轮的建模

2．3．1 在PRO／E中几何模型的建立

2．3．2 有限元模型的建立

2．4 求解接触问题的有限元法

2．4．1 齿轮接触问题的有限元的流程

2．5 本章小结

第三章 齿轮副静态接触分析

3．1 引言

3．2 基于ARAMIS系统的微线段齿轮承载接触能力研究

3．2．1 ARAMIS系统

3．2．2 试验设计

3．2．3 试验结果及分析

3．3 有限元计算及正交试验

3．4 基于蒙特卡罗抽样的齿轮接触承载能力分析

3．4．1 蒙特卡罗模拟方法

3．4．2 微线段齿轮和渐开线齿轮的接触公式分析

3．4．3 结论

3．5 本章小结

第四章 微线段齿轮动态啮合过程仿真与振动噪声试验

4．1 引言

4．2 非线性动力学的基本理论

4．2．1 概述

4．2．2 有限元控制方程的显示积分算法

4．2．3 非线性动力学有限元求解流程

4．3 微线段齿轮的动态啮合仿真分析

4．3．1 建立有限元模型

4．3．2 创建齿轮轴刚体

4．3．3 施加的约束条件

4．3．4 定义接触

4．3．5 求解及后处理

4．4 振动噪声试验

4．4．1 试验方案的确定

4．4．2 试验装置

4．4．3 试验结果及分析

4．5 本章小结

第五章 模态分析

5．1 引言

5．2 模态分析的理论基础

5．3 模态分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况