冲击载荷下附件传动系统动力学及疲劳特性研究

发布时间：2020-05-01 00:34

【摘要】：作为战斗机重要的动力传递装置,附件传动系统在作战环境下由于发动机工作状态的瞬时变化,其会频繁地受到冲击大载荷作用,很容易造成传动轴的疲劳失效断裂,严重时会直接导致飞机失去战斗能力。因此,研究附件传动系统中传动轴在冲击载荷下动力学响应特性及其疲劳特性,对提高我国战斗机的运行稳定性及作战能力有着重要的军事价值。本文结合附件传动系统的结构特性,采用局部分析的方法建立了三平行轴-齿轮传动系统动力学模型和方程,得到了在一定参数下系统的固有频率、临界转速和主振型等固有特性,分析发现传动轴因较小的刚度更易发生冲击扭振破坏。基于Newmark-?算法编写了冲击载荷下传动系统扭振响应的Matlab计算程序来求解动力学方程,以单位长度扭转角作为衡量传动轴扭振响应的烈度,计算分析了不同的冲击载荷形式对系统中传动轴冲击响应的影响,发现冲击波形和冲击脉宽对系统扭振响应峰值的影响较小,起决定影响因素的是冲击载荷峰值,但冲击脉宽与系统二阶共振频率相同或接近时,系统会出现剧烈的冲击共振响应。同时,研究了传动轴扭转刚度、动力输入转子、负载及齿轮转动惯量和传动比等参量对传动系统中传动轴冲击响应峰值及其传递性的影响,研究表明通过增加传动轴的扭转刚度、改变负载结构布局、提高传动比等方法可以减小传动轴的冲击响应峰值。通过疲劳试验得到了传动轴材料在频繁冲击大载荷下扭转刚度、扭转强度的损伤情况,建立了其扭转刚度、扭转强度退化的数学模型。基于对附件传动系统在不同工况下的静力学和动力学特性的研究,结合由平行轴-齿轮系统得到的减小传动轴冲击响应峰值的方法,调整各附件的位置关系、优化系统的传动比,最终改进了附件传动系统的结构,降低了原破坏潜能较大传动轴的冲击响应峰值,并基于扭转刚度、扭转强度退化模型,提出了传动轴的损伤状态计算监测方法,为频繁复杂冲击载荷下附件传动系统的设计及状态监控提供了理论依据。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：V271.41

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本文编号：2646357