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

1、直升機在軍民交通中發(fā)揮著重要的作用，主傳動系統(tǒng)是直升機的關鍵核心部件，開展直升機主傳動系統(tǒng)故障診斷研究對確保直升機安全可靠運行具有重大意義。直升機主傳動系統(tǒng)結構復雜，難以通過實驗臺搭建的方法獲取故障數據，制約了直升機主傳動系統(tǒng)的故障診斷技術的研究。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主傳動系統(tǒng)多體動力學模型，通過仿真信號研究主傳動系統(tǒng)齒輪故障的演變規(guī)律。研究結果可為直升機傳動系統(tǒng)故障診斷提供一定的依據和指導，也為

2、大型機械系統(tǒng)故障診斷提供一種新方法。
　　論文的主要研究內容如下：
　?。?）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公司故障模擬實驗臺的齒輪箱為依托，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)的三維實體模型，通過CATIA與 ADAMS的專業(yè)接口軟件 SimDesigner導入 ADAMS中，對傳動軸和齒輪副進行柔性化處理，定義運動副，添加接觸力和負載，通過

3、彈簧—阻尼結構模擬齒輪箱與實驗臺面的支撐，這樣保證了箱體能夠順利反映振動，計算出齒輪時變接觸剛度系數，多次仿真確定扭簧剛度和接觸力阻尼系數，即考慮時變接觸剛度、齒輪輪體扭轉變形、輪齒彎曲變形、傳動軸的扭轉變形以及可反映振動傳遞特性的齒輪系統(tǒng)多體動力學模型建立成功，并進行仿真分析，仿真結果得到了理論和實驗驗證，驗證了建模方法的正確性。
　?。?）典型齒輪故障模型植入方法研究。以此正確的模型為基礎，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體模型，通過SimDesigner導入 ADAMS，再用 ADAMS導出文件類型為parasolid(xmt_txt格式)的三維實體模型，最后再通過故障齒輪所對應的正常齒輪的定位 Marker點的Location坐標和Orientation的坐標進行定位導入 ADAMS，則與之對應的正常的齒輪的位置完全一致。同時也分析了局部斷齒和全部斷齒兩種故障對齒輪的時變嚙合接觸剛度系數的影響，計算出變化后的

5、齒輪嚙合接觸剛度系數，并以此為依據添加與故障齒輪相應的約束和接觸力，得到包含齒輪故障的齒輪系統(tǒng)多體動力學模型，最后通過實驗驗證，證明齒輪故障模型植入方法的正確性。
　?。?）直升機主傳動系統(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模型，分別獲