某型直升机同轴面齿轮分扭传动均载研究

分析了同轴面齿轮分扭传动在某型直升机主减速器中的应用,并借助于等效位移与等效刚度的定义,揭示了同轴面齿轮分扭传动不均载机理。应用解析的方法,建立了同轴面齿轮分扭传动的均载计算模型。基于均载计算模型,采用数值仿真计算的方法,初步探索了系统参数对同轴面齿轮分扭传动均载性能的影响规律。分析结果表明,当输入齿轮采用大弹性支撑时,系统均载性能对齿侧间隙低敏感。     

锥形面齿轮副的几何展成及轮齿接触分析

为了解决面齿轮同轴分扭构型中不同支路面齿轮副的齿侧间隙调整问题,使输入轮或惰轮支路之间载荷分配更均衡,对锥形面齿轮副进行了研究。推导了齿廓修形的锥形渐开线齿轮和齿廓修形的面齿轮齿面几何,研究了面齿轮齿宽限制条件。为了评价锥形面齿轮副的传动性能,进行了轮齿接触分析(Tooth contact analysis, TCA)和应力分析。研究结果表明:为了保证锥形面齿轮副传动强度,锥形渐开线齿轮半锥角不宜过大;锥形面齿轮副对误差有较好的耐受性;对锥形渐开线齿轮或者面齿轮进行齿廓修形后,能有效避免边缘接触;在几乎不影响啮合传动的情况下,可通过改变小齿轮轴向安装位置,调整锥形面齿轮副的齿侧间隙。锥形面齿轮副适用于类似同轴面齿轮分扭传动构型等需要调整齿侧间隙的传动场合。     

面齿轮制造技术综述及未来发展趋势

面齿轮传动应用于直升机传动系统中,取得了很好的经济与技术效益而受到关注,其应用领域有进一步扩大的趋势,我国亦加强了面齿轮传动的研究,并取得了一定的研究成果。由于面齿轮齿形复杂,其制造方法一直是基于对小轮与面齿轮啮合的模拟,导致刀具不能通用且在磨齿方面需要研发高精尖的专用机床,限制了面齿轮的推广应用。回顾面齿轮制造技术的研究历程、概览其研究进展,对于概括各种制造方法的特点、展望未来面齿轮制造技术的发展具有深远意义。通过大量的国内外关于面齿轮制造技术的文献调研,概述了插齿、蜗杆刀具滚、磨、碟形刀具铣、磨等面齿轮制造方法,详细阐述了这些制造方法的原理及其特点与适用场合。基于对现有加工方法的认识,并从面齿轮传动的特点、降低生产成本等方面考虑,展望了面齿轮制造技术的发展趋势,指出了面齿轮精密、可持续与绿色制造等研究方向。     

面齿轮分扭传动系统均载研究

建立包括非线性支撑刚度、时变齿轮啮合刚度、阻尼、齿侧间隙等变量的直升机面齿轮分扭传动系统模型对系统均载性能进行分析,并引入当量齿轮误差啮合原理将系统加工、安装所引起的误差进行综合考虑,误差是影响面齿轮分扭传动系统的主要因素,通过浮动支撑方法可以使传动系统均载性能提高,且提高单个误差对传动系统均载影响的影响不明显。     

齿轮分扭-并车传动系统设计与分析

齿轮"分扭-并车"传动作为一种新型的功率分流式齿轮传动系统,具有高的减速比、齿轮级数少、能量损伤低、高可靠性、低噪声等优点,功率分流结构的均载技术的研究对提高齿轮传动系统的性能具有重大意义。通过研究航空齿轮减速器"分扭-并车"传动系统弹性扭转均载的工作原理,采用集中质量法建立了动力学模型,并对其进行了动态响应分析。分析了齿轮"分扭-并车"传动的激励参数,通过改变弹性辐板的扭转刚度,来减小齿轮啮合刚度波动和误差激励的影响,使得系统的动载荷分布情况得到很好的改善,从而使传动过程中两条支路的载荷均匀分布,提高齿轮系统的传动性能。     

参数对分扭-并车齿轮传动系统动载和均载特性的影响

为提高分扭-并车齿轮传动的动载稳定性,对直齿轮和人字齿轮构成的分扭-并车齿轮系统建立了考虑多间隙等激励因素的动力学模型。引入高斯消元技术使振动模型降为含9自由度的线性无关方程组;采用4阶Runge-Kutta法对量纲一方程组实施数值求解,分析了齿侧间隙、综合传动误差和时变啮合刚度等激励下的动载特性。结果表明,齿侧间隙在局部范围内存在动载加剧现象;动载系数激增至2. 705,综合传动误差激励下相同传动级上的均载特性基本一致;时变啮合刚度波动系数大于0. 25时,分扭级的动载波动较剧烈。研究结果对该类齿轮系统动载设计具有指导意义。     

单齿轮副面齿轮分扭传动机构的接触斑点分析研究

以单齿轮副面齿轮分扭传动机构为研究对象,分析系统中的受力及变形,建立包含承载变形的面齿轮接触轨迹方程.根据赫兹接触理论计算了接触斑点,获得承载变形对面齿轮副接触斑点位置的影响规律.运用Ansys软件对机构中的接触斑点进行仿真分析,理论分析获得的齿面接触斑点与仿真获得的接触斑点分布规律基本一致.     

某型直升机行星齿轮机构弹流润滑研究

分析了某型直升机主减速器行星齿轮机构弹流润滑工况,研究了该齿轮系弹性润滑最薄弱啮合部位,计算得出了行星齿轮传动机构中齿宽、齿轮模数和压力角等齿轮参数对弹性润滑油膜厚度的影响,提出了改进直升机主减速器行星齿轮机械润滑状态的新思路和具体改进方案,结果证明增加行星轮和太阳轮的齿宽、模数和齿轮啮合角及提高润滑油粘度和粘压系数,可有效地改进齿轮润滑,减少齿面失效,提高行星齿轮传动机构的可靠性。     

面向故障诊断的行星齿轮扭振信号测量与分析

行星齿轮箱的运行状态对直升机飞行安全非常重要。行星齿轮箱常工作在恶劣的条件下,容易出现磨损或疲劳裂纹等故障。为实现基于扭振信号的行星齿轮传动故障诊断,采用基于增量式编码器的扭振信号测量方法,分别测量了输入轴和输出轴的扭振信号,并分析对比了信号对齿轮故障的敏感性,结果表明,输入轴信号较输出轴信号能更准确地诊断故障。分析比较了负载对信号的影响,认为在重载情况下输出轴扭振信号比输入轴扭振信号对故障特征更加敏感。     

变速变扭高承载齿轮传动胶合失效边界研究

面向工程机械、航空航天、轨道交通、电动汽车等驱动装置变速变扭的服役特性,阐述了齿轮传动热胶合失效的损伤机理,构建了热胶合影响多因素耦合的关联关系,分析了常用设计元素传递转矩、齿轮转速、油液黏度以及润滑油温变化对齿面接触温度的影响,形成了与提高热胶合承载能力相应的设计思路;同时,针对18CrNiMo7-6渗碳淬火+ISO-VG 220润滑油组合传动齿轮开展了系列试验测试,明确了齿面接触温度与润滑油膜厚度在热胶合分析中的作用权重。所测定的热胶合失效边界温度,可为变速变扭齿轮传动工程设计热胶合承载能力的精确评估提供数据基础。     

直升机尾传轴系相对位置变化下啮合力分析

直升机传动系统轴系结构复杂,轴系的相对位置变化将影响整个传动系统传递特性,文中以某型直升机尾传动系统——轴系相互垂直的螺旋锥齿轮系为对象,开展轴系相对位置变化下齿轮对啮合力变化特性研究。通过建立尾传轴系相对位置变化的动力学模型,结合多体动力学软件,仿真分析了不同轴系相对位置变化量、不同载荷、不同转速下,齿轮副啮合力变化规律。结果表明:平均啮合力随偏移位置增大而减小,随倾斜位置增大而增大;轴系的倾斜位置变化较偏移位置变化对齿轮啮合特性影响更大。本研究为直升机尾传动系统运行状态监测提供理论依据,对提高直升机传动系统运行稳定性,确保其安全高效运行等有着重要意义。     

A semi-analytical method of time-varying mesh stiffness in concentric face gear split-torque transmission system

Concentric face gear split-torque transmission system (CFGSTTS) has great applied value in the field of aeronautical transmission due to the characteristic of high integration. Mesh stiffness, as one of the most primary sources of vibration, is vitally important for the dynamic performances of gear transmission system. The existing finite element method (FEM) and analytical method (AM) are not suitable for tackling the mesh stiffness calculation of closed-loop multi-branch system such as CFGSTTS. Thus, a semi-analytical method (SAM) is presented and verified, which combines the high precision of FEM with the high efficiency of AM. Additionally, the differences between the mesh stiffness of independent face gear drive and that of the same gear pair in CFGSTTS under accordant load is researched by applying SAM. The influence rules of distribution angle and load condition on the mesh stiffness of gear pairs considering system structure are also studied. Results demonstrate that the mesh stiffness of gear pairs in CFGSTTS is time-varying and tends to be consistent with each other by adjusting load parameters.     

一种面齿轮传动时变啮合刚度数值计算方法

准确计算时变啮合刚度是齿轮动力学研究的基础。提出了一种面齿轮传动时变啮合刚度数值计算新方法。以直齿圆柱齿轮为例,建立合理的有限元模型,得到直齿圆柱齿轮的时变啮合刚度曲线,并将其与ISO6336方法计算结果进行对比,验证了该啮合刚度计算方法的正确性及有限元模型的精确性。应用该数值计算方法,研究面齿轮传动时变啮合刚度变化规律,得到了精确的面齿轮传动时变啮合刚度曲线。研究结果为面齿轮传动的动力学分析及设计提供参考。     

齿轮减速器在直升机动力传动系统中的应用

对广泛应用于直升机动力传动装置中的齿轮减速器的机构形式、功能和特点,以及传动系统研究的发展方向作了介绍,对直升机传动系统及其零部件设计具有一定的参考意义。     

减变速一体化齿轮啮合原理的研究

突破常规非圆齿轮副的节曲线都是非圆形的限制,提出由普通直齿圆柱齿轮和非圆面齿轮组成的传动机构,可实现任意的减变速一体化传动,从而最大限度地简化传统减变速装置的传动结构,节省传动空间,提高传动效率。提出用非圆曲线代替普通面齿轮节圆的设想,根据传动过程中两齿轮节曲线之间进行纯滚动的原理,建立圆柱齿轮的空间节曲线方程,从而揭示正交轴圆柱齿轮与非圆面齿轮的传动机理;将圆柱齿轮与非圆面齿轮的传动比分解成减速比和变速比两部分,建立几何参数与两部分传动比的对应关系,可方便地设计任意减变速传动规律。根据齿轮空间啮合原理,建立由标准齿轮插刀包络非圆面齿轮的齿面模型,可为进一步轮齿几何特性分析及强度计算提供理论基础。计算出不同设计参数下非圆面齿轮副的传动比,分析了其独特的传动性能,并利用数字化制造仿真技术模拟标准齿轮插刀加工非圆面齿轮的过程,得到与齿廓数学模型完全吻合的齿面数据,从而验证了新型齿轮的传动机理及齿面模型的正确性。     

活齿端面谐波齿轮啮合原理的研究

活齿端面谐波齿轮传动是一种新型的传动方式,可以应用于大传动比、大功率的减速器中。研究了活齿端面谐波齿轮的啮合原理,给出了一般的求解步骤;并在保证瞬时传动比恒定的条件下,推导出了波发生器与活齿后端啮合副的一种齿面方程。     

安装距可调的锥齿轮副传动误差测量

由于在齿轮副的最佳啮合位置处测量齿轮副的单面啮合可精确得到锥齿轮副的传动误差,本文研究了锥齿轮副最佳安装距的调整方法,并开发了相应的传动误差测控软件。介绍了在最佳安装距位置对锥齿轮副进行单面啮合测量的原理,描述了通过传动误差分析、频谱分析和精度等级评定对传动误差进行评定的方法。利用统计过程控制(SPC)法对锥齿轮副的切向综合总偏差和一齿切向综合偏差进行了工艺评定和过程监控。然后,设计了基于最佳安装距的锥齿轮副传动误差测控软件,完成了对传动误差的实时采集、数据处理和曲线显示,最佳安装距的寻优调整以及测量结果的SPC统计分析。给出了测控软件的类图、顺序图、测试用例和软件界面。最后,实验测量了一对齿轮副在安装距寻优调整前后的传动误差。结果显示,提出的方法和传动误差测控软件可应用于锥齿轮副或面齿轮副的测量。     

面齿轮传动的特点及研究进展

介绍了面齿轮传动的概念及其应用。通过与同样是传递相交轴运动的锥齿轮传动的对比,分析了面齿轮传动的优缺点。简述了面齿轮传动的发展历史以及近年来国内外的最新研究进展与研究成果。最后,提出了今后面齿轮在理论、制造、测量等方面的主要研究方向。     

Mathematical modeling and machining parameter optimization for the surface roughness of face gear grinding

Face gear is an important part in the power transmission of helicopter, but its grinding is a difficult problem. In order to enhance the finishing machining surface quality of face gear, the mathematical formula of the residual height of motion trajectory of abrasive grains was obtained, and the model of grinding surface roughness of face gear was corrected. In addition, machining parameter optimization for grinding surface roughness on a five-axis blade grinding machine was investigated by orthogonal experiment method. The experiment results indicated that disk wheel spindle speed and feed velocity of the disk wheel are more significant effect factors among the three factors. The calculation results of model showed that the maximum error comparing with the experiment results is not more than 13.5 %, which suggests that the mathematical model is reasonable.     

活齿端面谐波齿轮啮合副受力状态的理论研究

活齿端面谐波齿轮是一种新型的空间活齿传动机构,不仅可以保留现有谐波齿轮传动的所有优点,而且可以大幅度地提高所传递的功率。文中首次分析了活齿端面谐波齿轮啮合副的啮合状态和法向力,研究了活齿前端与端面齿轮啮合副的啮合总面积的变化规律,并推导出了啮合副比压的计算公式,为这种新型传动装置的强度设计提供了可靠的依据。