基于多體動力學(xué)的直升機(jī)主傳動系統(tǒng)典型齒輪故障建模方法研究.pdf

1、直升機(jī)在軍民交通中發(fā)揮著重要的作用，主傳動系統(tǒng)是直升機(jī)的關(guān)鍵核心部件，開展直升機(jī)主傳動系統(tǒng)故障診斷研究對確保直升機(jī)安全可靠運(yùn)行具有重大意義。直升機(jī)主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以通過實(shí)驗(yàn)臺搭建的方法獲取故障數(shù)據(jù)，制約了直升機(jī)主傳動系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)的研究。針對此問題，本論文通過故障建模方法，建立含有齒輪故障的直升機(jī)主傳動系統(tǒng)多體動力學(xué)模型，通過仿真信號研究主傳動系統(tǒng)齒輪故障的演變規(guī)律。研究結(jié)果可為直升機(jī)傳動系統(tǒng)故障診斷提供一定的依據(jù)和指導(dǎo)，也為

2、大型機(jī)械系統(tǒng)故障診斷提供一種新方法。
　　論文的主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）可反映振動傳遞特性的齒輪系統(tǒng)建模方法研究。以美國 SpectraQuest公司故障模擬實(shí)驗(yàn)臺的齒輪箱為依托，開展反映振動傳遞特性的齒輪系統(tǒng)建模方法研究。利用 CATIA建立了齒輪系統(tǒng)的三維實(shí)體模型，通過CATIA與 ADAMS的專業(yè)接口軟件 SimDesigner導(dǎo)入 ADAMS中，對傳動軸和齒輪副進(jìn)行柔性化處理，定義運(yùn)動副，添加接觸力和負(fù)載，通過

3、彈簧—阻尼結(jié)構(gòu)模擬齒輪箱與實(shí)驗(yàn)臺面的支撐，這樣保證了箱體能夠順利反映振動，計(jì)算出齒輪時(shí)變接觸剛度系數(shù)，多次仿真確定扭簧剛度和接觸力阻尼系數(shù)，即考慮時(shí)變接觸剛度、齒輪輪體扭轉(zhuǎn)變形、輪齒彎曲變形、傳動軸的扭轉(zhuǎn)變形以及可反映振動傳遞特性的齒輪系統(tǒng)多體動力學(xué)模型建立成功，并進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果得到了理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證了建模方法的正確性。
　　（2）典型齒輪故障模型植入方法研究。以此正確的模型為基礎(chǔ)，研究了故障齒輪植入模型的方法：在 C

4、ATIA中利用特征命令建立齒輪故障的三維實(shí)體模型，通過SimDesigner導(dǎo)入 ADAMS，再用 ADAMS導(dǎo)出文件類型為parasolid(xmt_txt格式)的三維實(shí)體模型，最后再通過故障齒輪所對應(yīng)的正常齒輪的定位 Marker點(diǎn)的Location坐標(biāo)和Orientation的坐標(biāo)進(jìn)行定位導(dǎo)入 ADAMS，則與之對應(yīng)的正常的齒輪的位置完全一致。同時(shí)也分析了局部斷齒和全部斷齒兩種故障對齒輪的時(shí)變嚙合接觸剛度系數(shù)的影響，計(jì)算出變化后的

5、齒輪嚙合接觸剛度系數(shù)，并以此為依據(jù)添加與故障齒輪相應(yīng)的約束和接觸力，得到包含齒輪故障的齒輪系統(tǒng)多體動力學(xué)模型，最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明齒輪故障模型植入方法的正確性。
　?。?）直升機(jī)主傳動系統(tǒng)齒輪故障建模與故障演變規(guī)律研究?；谏鲜鲅芯揩@得的可反映振動傳遞特性的齒輪系統(tǒng)建模方法和典型齒輪故障模型植入方法，開展直升機(jī)主傳動系統(tǒng)齒輪故障建模研究，分別建立了主傳動系統(tǒng)行星輪系正常狀態(tài)和局部斷齒、全部斷齒兩種齒輪故障的多體動力學(xué)模型，分別獲