直升機(jī)尾傳動系統(tǒng)齒輪斷齒故障仿真研究.pdf

1、直升機(jī)的性能在很大程度上取決于傳動系統(tǒng)的性能。由于直升機(jī)的飛行環(huán)境通常比較嚴(yán)峻，氣流變化及多變性的工況飛行易使傳動系統(tǒng)產(chǎn)生故障，無冗余備份的傳動系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，勢必引起嚴(yán)重事故，直接威脅直升機(jī)的飛行安全。尾傳動系統(tǒng)是直升機(jī)傳動系統(tǒng)的重要組成部分，開展直升機(jī)尾傳動系統(tǒng)故障預(yù)測與健康管理技術(shù)研究，對于確保其安全高效運(yùn)行具有重要意義。
　　直升機(jī)尾傳動系統(tǒng)故障預(yù)測與健康管理過程中常存在故障數(shù)據(jù)難以獲取的問題，通過物理實(shí)驗(yàn)平臺獲取數(shù)據(jù)，

2、時(shí)間經(jīng)費(fèi)代價(jià)大，且不能全面模擬各類故障。虛擬樣機(jī)技術(shù)可模擬產(chǎn)品不同運(yùn)行狀態(tài)下的各項(xiàng)指標(biāo)。本文以直8尾傳動系統(tǒng)為例，利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對尾傳動系統(tǒng)進(jìn)行了仿真建模，研究了不同程度斷齒故障下仿真信號特征，為直升機(jī)尾傳動系統(tǒng)故障預(yù)測與健康管理技術(shù)研究提供了數(shù)據(jù)與理論基礎(chǔ)。主要研究工作有：
　　研究了以CATIA軟件為平臺的直8直升機(jī)尾傳動系統(tǒng)參數(shù)化建模方法,重點(diǎn)研究了螺旋錐齒輪和斜齒輪的三維建模。在建模參數(shù)確定過程中，對齒輪的齒高度、過渡圓

3、角和齒廓對稱夾角系列參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。通過齒廓曲線和螺旋線等的創(chuàng)建得到單個(gè)螺旋錐齒輪。通過齒輪副約束設(shè)定、檢查碰撞和干涉校驗(yàn)，得到精度高、嚙合性能好的螺旋錐齒輪副。為螺旋錐齒輪副的動力學(xué)、有限元等分析提供了高精度三維模型。
　　根據(jù)直升機(jī)關(guān)鍵零部件的受力類型，分析了旋翼和尾槳相關(guān)聯(lián)的零件載荷特征。通過已有直升機(jī)的載荷譜，分析了直升機(jī)在各工況飛行中尾傳動系統(tǒng)的力、力矩和功率等載荷分布。運(yùn)用空氣動力學(xué)，計(jì)算了典型工況下直升機(jī)尾傳動系統(tǒng)的

4、載荷值。
　　在動力學(xué)軟件ADAMS中通過導(dǎo)入CATIA三維模型，約束設(shè)置和載荷加載，建立了尾傳動系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型，并驗(yàn)證了模型的正確性。研究了螺旋錐齒輪不同程度斷齒故障植入方法，建立了不同程度斷齒的尾傳動系統(tǒng)故障虛擬樣機(jī)模型；對尾傳動系統(tǒng)不同運(yùn)行狀態(tài)的振動仿真信號進(jìn)行了分析，通過仿真信號的嚙合頻率可識別斷齒故障及斷齒程度。
　　搭建螺旋錐齒輪箱實(shí)驗(yàn)臺，運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)對齒輪箱三維建模并進(jìn)行動力學(xué)仿真分析。對于物理實(shí)驗(yàn)臺，利