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双发同轴面齿轮分汇流传动系统的静动态均载特性研究

双发同轴面齿轮分汇流传动系统的静动态均载特性研究

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作者：梁港西安工业大学

学位级别：硕士

均载特性作为衡量具有分流特性与汇流特性的齿轮传动系统其稳定性与可靠性的重要指标,同时该类型传动系统的使用寿命与应用前景直接由其均载性能优劣决定。双发同轴面齿轮分汇流传动系统因其同时具有分流与汇流特性,使其逐渐成为同轴双... 详细信息

均载特性作为衡量具有分流特性与汇流特性的齿轮传动系统其稳定性与可靠性的重要指标,同时该类型传动系统的使用寿命与应用前景直接由其均载性能优劣决定。双发同轴面齿轮分汇流传动系统因其同时具有分流与汇流特性,使其逐渐成为同轴双旋翼高速直升机传动系统的重点研究对象,同时其均载特性更是研究的关键点。本课题围绕双发同轴面齿轮分汇流传动系统的均载特性进行研究。在考虑安装位置角、多种误差(制造误差、安装误差)、多种刚度(扭转刚度、支承刚度)等多激励因素的基础上,针对系统的静力学均载特性建立其静力学模型,后续采用最小二乘法进行求解步骤,得到体现系统各级静态均载特性的静态均载系数。针对系统静态均载特性在不同因素影响下的变化规律进行重点分析研究。研究结果显示,安装位置角为180°时,系统左右输入端表现为完全均载状态,各级静态均载系数相等。制造误差及安装误差在Ⅲ级齿轮上的影响明显高于Ⅰ级与Ⅱ级齿轮。此外,在扭转刚度较小以及支承刚度较小的情况下,系统的静态均载特性能得到提升。在考虑制造误差、安装误差、扭转刚度和支承刚度等因素的基础上,根据集中质量参数法建立其84自由度的弯曲-扭转耦合动力学模型。进一步推导了系统的动力学微分方程,并利用Runge-Kutta法进行求解,重点针对制造误差、安装误差、扭转刚度和支承刚度对系统动态均载特性影响规律进行分析。研究结果显示,Ⅲ级齿轮的误差是主要影响系统动态均载特性因素。系统动态均载特性会随着分扭轴与双联轴扭转刚度的增大而变差;而各齿轮的支承刚度增大则会先改善后边差系统的动态均载特性。因此,合理控制支承刚度在一个适当范围内对系统动态均载特性的提升有利。最后利用ADAMS多体动力学仿真软件对系统进行多体动力学有限元仿真分析,其中包括当Ⅰ级及Ⅲ级齿轮制造误差为5μm时系统动态均载特性的变化规律的验证,制造误差、分扭轴与双联轴扭转刚度、Ⅰ级输入小锥角齿轮与Ⅱ级小圆柱齿轮支承刚度变化时系统动态均载特性变化规律的验证,通过将多体动力学有限元仿真得到的结果与理论计算的结果进行比较,得到两者的差值最大为0.380,满足工程误差允许的±5%,进而验证了系统的动态均载特性与动力学模型的正确性。基于上述研究结论,揭示了系统静/动态均载特性的在相关因素影响下的变化规律,为该构型传动系统的进一步研究提供了理论依据,同时也为实际工程应用奠定了理论基础。

关键词：同轴面齿轮分汇流误差刚度静/动态均载动力学验证

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