基于有限元法的发动机二级从动齿轮疲劳裂纹故障分析研究

为研究涡桨发动机减速器齿轮传动组件的疲劳失效机理,以提高其工作可靠性及使用寿命,开展减速器桨轴组件的高低周复合疲劳试验。结果显示,二级从动齿轮陪试件卡槽处出现沿齿轮轴子午面扩展的疲劳裂纹。为了进一步明确疲劳裂纹产生的机理,建立桨轴组件三维有限元模型,利用有限元软件Ansys对试验条件下二级从动齿轮陪试件进行应力计算,根据计算结果分析影响陪试件卡槽应力状态的各个因素及其影响规律。结果表明:装配过盈量和卡槽倒圆尺寸是造成陪试件卡槽应力过大的主要因素。最后基于数值模拟分析结果提出改进措施,为故障排除提供有力依据。     

航空发动机多学科设计优化技术研究

多学科设计优化（MDO）是为实现复杂产品设计方法升级换代的最佳技术途径。针对先进航空发动 机设计面临的各学科间耦合关系复杂、指标冲突严重等困难,按零件、部件和总体方案设计３个阶段对MDO的 各项关键技术开展了研究、开发及应用工作,提出了基于MDO技术的航空发动机一体化设计方法。给出的５个 工程应用实例表明,该方法与传统设计方法相比,能大幅提高航空发动机设计水平,具有广泛的工程应用前景。     

考虑热弹流的齿轮多学科设计优化

现有航空发动机齿轮优化设计时通常不考虑尺寸变化对齿轮局部温度梯度的影响,导致应力计算结果与实际相差较大,优化效果不好。为此,提出了基于热弹流分析的齿轮多学科设计优化方法,首先通过热弹流润滑理论对齿轮进行热弹流数值分析,计算出油膜厚度、压力等参数,然后通过求解能量方程得到齿轮温度分布,采用该温度进行应力计算,最终在优化过程中考虑了结构、传热、强度的相互影响,提高了优化结果的准确性。将此方法应用于某传动系统行星齿轮优化设计,该方法与传统设计方法相比,能提高行星齿轮设计能力,优化后行星齿轮减重10.2%。