关键词： 附加阻尼环   弧齿锥齿轮   结构调频   动态特性   减振技术  

摘要： 弧齿锥齿轮副在航空发动机附件传动系统中广泛应用。然而,由于航空发动机的工况恶劣,锥齿轮传动系统结构复杂,振动问题突出,难以对弧齿锥齿轮工作转速区间内的危险振型进行有效识别,也缺乏有效的减振设计方法。因此,深入研究弧齿锥齿轮副的振动特性及其减振方法具有重要理论意义和工程实用价值。本文以某型航空发动机附件传动弧齿锥齿轮副为研究对象,分析了弧齿锥齿轮副动态特性,提出了危险振型评估方法,开展了基于结构调频和附加阻尼环的减振设计研究。本文主要研究工作如下: (1)开展了某型航空发动机弧齿锥齿轮副动态特性研究,提出了基于动应力的弧齿锥齿轮工作状态下危险振型评估方法。基于弧齿锥齿轮的球面渐开线齿廓方程及其啮合原理进行了弧齿锥齿轮副三维实体建模,建立了有限元分析模型,开展了无预应力模态分析与有预应力模态分析,结合行波共振理论通过坎贝尔图分析了弧齿锥齿轮副的共振转速;基于主动轮的刚体模型与从动轮的柔性体模型,建立了弧齿锥齿轮副刚柔耦合的多体动力学仿真模型,分析了从动轮的轴向振动位移响应;根据有限元分析获得的模态应力、模态位移与多体动力学仿真获得的振动幅值,计算动应力并与许用应力比较,实现了弧齿锥齿轮副工作状态下的危险振型评估。 (2)开展了针对某型航空发动机弧齿锥齿轮副的结构调频减振方法研究,提出了面向结构调频的辐板结构参数优化方法。建立了弧齿锥齿轮参数化的有限元分析模型,研究了弧齿锥齿轮辐板结构参数对固有频率的影响规律,结果表明减振孔数量的增多和减重孔直径增大都会降低固有频率;辐板厚度的增加会提高固有频率,且低节径行波固有频率比高节径行波固有频率更易受辐板厚度变化的影响;减重孔分布圆直径、辐板与轮毂间过渡圆弧、轮毂外径以及辐板与轮毂间距离的变化对固有频率几乎没有影响。基于正交试验方法,选取了弧齿锥齿轮辐板结构的7个参数,每个参数具有9个水平,通过有限元仿真的结果,构建了弧齿锥齿轮辐板结构参数与行波共振频率间的神经网络映射关系;利用遗传算法进行了面向结构调频的辐板结构参数优化,并利用有限元仿真验证了辐板结构参数的优化结果。 (3)开展了弧齿锥齿轮副附加阻尼环减振特性研究,优化了附加阻尼环的结构参数。建立了开口阻尼环与圆柱体的接触仿真有限元模型,分析了转速对阻尼环与圆柱体接触区域的影响,并通过滴油试验进行验证;建立了附加阻尼环与弧齿锥齿轮的接触仿真有限元模型,分析了转速、径向厚度、轴向宽度以及开口角度对附加阻尼环与弧齿锥齿轮之间接触力的影响;研究了弧齿锥齿轮与附加阻尼环之间的轴向、径向摩擦耗能,并基于轴向摩擦耗能模型进行了附加阻尼环的结构参数优化;建立了附加阻尼环弧齿锥齿轮副的有限元仿真模型,分析了附加阻尼环对固有特性和振动位移的影响;建立了附加阻尼环弧齿锥齿轮副的刚柔耦合多体动力学仿真模型,分析了转速和扭矩对辐板、轮缘处振动的影响。 (4)开展了某型航空发动机附件传动弧齿锥齿轮减振试验,验证了附加阻尼环结构减振方法的有效性。以某型航空发动机弧齿锥齿轮副为试验对象,搭建了动应力测量台架,分别测量了未安装和安装附加阻尼环的弧齿锥齿轮辐板动应力。通过对比动应力计算值与试验值,验证了本文提出的弧齿锥齿轮动应力计算方法的准确性。

关键词： 正交面齿轮   弯曲应力   公式拟合  

摘要： 对目前基于集中载荷和均布载荷下的正交面齿轮弯曲应力公式进行拟合与优化。根据正交试验原理建立9组不同参数的正交面齿轮与圆柱齿轮标准安装下的装配体模型,通过ANSYS瞬态动力学模块进行有限元分析。获得9组不同参数下的正交面齿轮弯曲应力,采用最小二乘法进行公式拟合,将9组有限元分析值与拟合公式值进行对比,两者平均相对误差为9.08%,优化了目前基于集中载荷和均布载荷下的正交面齿轮弯曲应力公式。

关键词： 弧齿锥齿轮   齿面成型   动力学   啮合特性  

摘要： 弧齿锥齿轮齿面结构复杂,啮合过程产生啮合冲击和振动,有必要对齿轮进行动力学分析,探究主动轮加速时间、阻尼等因素对齿轮的啮合特性带来的影响,根据分析的结果,获得齿轮齿面的接触力和齿轮角速度变化曲线图,以此来确定齿轮啮合特性。运用参数化化精确建模方法建立弧齿锥齿轮模型,利用Hypermesh对弧齿锥齿轮进行前处理,最后再利用有限元分析软件Abaqus进行动力学分析。结果表明:运用参数化建模相对于其他方法提高了齿面精度,动力学分析结果速度变化曲线波动频率较小,能较好的模拟齿轮的啮合过程,得出的数据更具有价值。

关键词： 纯电动汽车   电驱动系统   电机   齿轮   耦合动力学  

摘要： 为研究纯电动汽车电驱动系统运行时的动态特性,考虑电磁时空激励和系统结构柔性,提出了一种适用于变速工况的一体化电驱动系统机电耦合动力学模型,并进行了仿真验证。以动力学分析为手段,重点研究了稳态、加速工况下电机转矩波动、齿轮误差和箱体柔性对电驱动系统动态特性的影响。研究结果表明:在稳态工况下,电机转矩波动对轴承力的影响不明显,齿轮误差会显著增加齿轮动态啮合力矩和轴承支反力的幅值,箱体柔性对齿轮动态啮合力矩的影响较小;在加速工况下,齿轮误差容易激发系统高频成分的共振,耦合箱体后容易激发与转频相关的低阶共振。

关键词： 双向齿轮泵   冲击试验   泵体裂纹   有限元仿真  

摘要： 为探究双向齿轮泵泵体发生裂纹的原因,对泵体进行金相分析与拉伸试验,并使用有限元分析软件ANSYS Workbench对泵体进行强度分析,同时使用着色法对泵体裂纹进行探伤;得到泵体材料化学成分和抗拉强度值、确定了最大应力点和泵体裂纹起始位置。结果表明,泵体材料符合标准要求,泵体裂纹起始位置在出油口内壁。为避免泵体裂纹的产生,提出5种结构优化方案,采用有限元仿真软件ANSYS Workbench确定方圆过渡方案为最优方案,经过试验验证后泵体没有裂纹出现。试验证明了优化结构方案的可行性,通过有限元仿真可以提高液压元件理论计算精度,缩短研发周期,节约研发成本。

关键词： 齿轮油   微型汽车   后桥   传动效率   功率损耗   燃油经济性  

摘要： 为了找到影响微型汽车后桥功率损耗的主要因素,对后桥内部与齿轮油性能存在关联的功率损耗组成进行了分析。基于某款微型汽车后桥的结构特点,通过对后桥样机开展传动效率测试,研究了齿轮油对后桥驱动桥传动效率的影响规律。试验结果表明:齿轮油的粘-温特性对后桥传动效率的影响较为明显;采用添加剂对齿轮油性能进行改良,发现最新的低粘度齿轮油技术可使后桥传动效率评价值提高约0.56%。

关键词： 基础零部件   轴承   齿轮   谐振子   反射镜   抛光   超精密  

摘要： 轴承、齿轮、陀螺仪谐振子、反射镜等是实现航天器旋转支撑、动力传递、姿态控制、空间探测等功能的核心基础零部件,直接影响航天器的性能、寿命和可靠性。为了确保航天任务顺利进行,空间基础零部件必须拥有优异的使役性能、高的可靠性和长的寿命,其工作面的状态是关键影响因素。为此,基于制造角度,必须不断提高工作面的精度和表面质量。然而,空间基础零部件的工作面多为复杂曲面,且材料包含多种元素和金相组织,可控抛光难度大。从轴承、齿轮、陀螺仪谐振子、反射镜等4种空间基础零部件的特点出发,简要陈述了各自的超精密抛光需求及必要性,分类总结了现有的超精密抛光技术,如应用于轴承的双盘研磨抛光、电化学机械抛光、流变抛光,应用于齿轮的磨粒流抛光、流变抛光、电化学机械抛光,应用于陀螺仪谐振子的流变抛光、飞秒激光和离子束质量调平,以及应用于反射镜的磁流变抛光、计算机控制光学表面成型、气囊抛光、离子束修形抛光等,阐述了各种抛光技术的原理和效果,最后展望了超精密抛光技术的发展方向,以期为空间基础零部件的超精密加工提供借鉴。