航空渐开线花键副微动损伤研究
发布时间：2017-03-30 02:10
本文关键词：航空渐开线花键副微动损伤研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：渐开线花键副以其受力均匀、承载能力大以及对中性和导向性好等优点，在航空中运用广泛，但其工况较恶劣、且为薄壁结构，易出现微动损伤。因此对航空渐开线花键副进行微动损伤研究十分重要。 首先，本文借助有限元对花键副进行摩擦接触非线性分析，得到花键副的接触应力及相对滑移分布规律，并考虑接触几何参数的影响，同时引入角向不对中，分析了存在角向不对中的花键副在旋转过程中的接触应力及相对滑移变化，讨论了角向不对中和扭矩的影响。研究结果表明：花键副接触应力及相对滑移分布不均匀，端部的值相对较大；增加接触长度不能提高花键副的承载能力；花键壁厚越薄，，端部接触应力和相对滑移越大；摩擦系数对接触应力几乎没有影响，但相对滑移与摩擦系数成反比；存在角向不对中的花键副在旋转过程中各齿接触应力和相对滑移分布发生周期性变化；角向不对中导致花键副承载不均，角向不对中越大，大部分齿的最大接触应力和最大相对滑移增加明显；增大角向不对中和扭矩会加剧花键副微动磨损，但相对于角向不对中的影响，扭矩的影响较小。 其次，本文提出花键副齿向修形的分段抛物线函数，借助有限元得到修形花键副的接触应力及相对滑移分布，并考虑修形位置和修形量的影响。研究结果表明：分段抛物线函数能满足花键副的齿向修形要求，有效的减少了端部接触应力和相对滑移的集中；典型模型下，修形位置集中在外花键端部和后半段时效果较好；端部修形量应根据模型合理选择，一般外花键后端的修形量相对前端较大。 然后，本文基于花键副的承载特点分析了花键轴断裂位置与极惯性矩的关系，利用两类微动损伤参数和弯曲应力对花键副失效形式进行综合分析，研究结果表明：花键副的断裂位置与花键轴的极惯性矩有关，极惯性矩小的花键轴易断裂；外花键齿根处弯曲应力集中较严重，易导致花键副疲劳损坏；花键副端部易发生微动磨损，齿面交界附近易发生微动疲劳裂纹扩展；摩擦系数越大，花键副微动磨损和疲劳失效加剧。 最后，为了对理论分析进行验证，开展了花键副的微动实验，证明本文的理论分析是可靠的。通过VB.NET和CATIA的混合编程，开发了花键副计算与建模软件，实现了花键副的结构设计、强度计算和参数化建模。
【关键词】：花键 有限元 微动磨损 微动损伤 齿向修形
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH117;V229
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-7
- 目录7-14
- 第一章 绪论14-21
- 1.1 论文的选题背景14-17
- 1.2 渐开线花键副研究现状17-20
- 1.2.1 国外研究现状17-19
- 1.2.2 国内研究现状19-20
- 1.3 本文的研究内容20-21
- 第二章 航空渐开线花键副微动摩擦接触参数分析研究21-34
- 2.1 引言21
- 2.2 有限元模型计算分析21-27
- 2.2.1 几何模型21-22
- 2.2.2 有限元模型22-23
- 2.2.3 边界条件及接触设置23-24
- 2.2.4 计算结果分析24-27
- 2.3 接触长度的影响27-29
- 2.4 花键壁厚的影响29-31
- 2.5 摩擦系数的影响31-33
- 2.6 本章小结33-34
- 第三章 航空渐开线花键副角向不对中分析研究34-43
- 3.1 引言34
- 3.2 存在角向不对中的花键副34-35
- 3.2.1 角向不对中34
- 3.2.2 几何模型34-35
- 3.3 有限元模型计算分析35-40
- 3.3.1 有限元模型35-36
- 3.3.2 边界条件及接触设置36-37
- 3.3.3 计算结果分析37-39
- 3.3.4 角向不对中的影响分析39-40
- 3.4 微动磨损分析40-41
- 3.5 本章小结41-43
- 第四章 航空渐开线花键副齿向修形分析研究43-53
- 4.1 引言43
- 4.2 齿向修形的花键副43-45
- 4.2.1 齿向修形曲线43-44
- 4.2.2 齿向修形后的几何模型44-45
- 4.3 有限元模型计算分析45-48
- 4.3.1 有限元模型45-46
- 4.3.2 计算结果分析46-48
- 4.4 修形位置的影响48-51
- 4.5 修形量的影响51-52
- 4.6 本章小结52-53
- 第五章 航空渐开线花键副失效综合分析研究53-61
- 5.1 引言53
- 5.2 两类微动失效评价参数53-54
- 5.2.1 微动磨损预测参数53-54
- 5.2.2 微动疲劳预测参数54
- 5.3 花键副断裂位置计算54-55
- 5.4 花键副齿面弯曲应力计算55-57
- 5.4.1 弯曲应力分析55-56
- 5.4.2 普通疲劳失效评估56-57
- 5.5 花键副微动失效综合分析57-58
- 5.5.1 微动磨损失效评估57
- 5.5.2 微动疲劳失效评估57-58
- 5.6 摩擦系数的影响58-60
- 5.7 本章小结60-61
- 第六章 航空渐开线花键副微动失效实验研究61-70
- 6.1 引言61
- 6.2 花键副微动失效实验方案61-65
- 6.2.1 实验目的61
- 6.2.2 实验原理61-62
- 6.2.3 实验结构件62-65
- 6.3 花键副微动失效实验65-69
- 6.3.1 实验步骤65-68
- 6.3.2 试验件破坏形式分析68-69
- 6.4 本章小结69-70
- 第七章 总结与展望70-72
- 7.1 论文总结70-71
- 7.2 进一步研究内容的展望71-72
- 附录72-83
- 参考文献83-87
- 致谢87-88
- 在学期间发表的论文88
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 康丽霞;曹义华;梅庆;;直升机传动系统花键连接轴的动力失稳[J];北京航空航天大学学报;2010年06期
2 朱e
本文编号：275973
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