100公斤级倾转旋翼机传动系统设计及关键动态行为分析

作     者：胡东根 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李政民卿

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：倾转旋翼机 传动系统构型 层次分析法 齿轮参数优化 结构设计 动力学 

摘      要：传动系统作为倾转旋翼机三大关键动部件之一,其设计的好坏直接影响整机的性能。其主要包括倾转传动系统、倾转转换系统和平衡传动系统。其中的倾转传动系统不仅是发动机到旋翼的动力传递路径,也是倾转过渡实现的结构基础和关键,并且其在倾转过程中受陀螺力矩和离心力影响,动态行为尚不明晰,而系统的动态行为往往会导致难以预料的振动失效,使得传动失稳。因此,对倾转旋翼机传动系统进行设计及关键动态行为分析显得尤为重要。本文以100公斤级倾转旋翼机传动系统为研究对象,主要研究内容有:1)提出了实现发动机不动仅旋翼倾转功能的两种倾转传动系统构型方案;分析了锥齿轮差动轮系的转速变化关系,进行了方案重量估算,形成了倾转传动系统构型评价方案;提出了倾转转换与平衡传动系统构型。2)针对给定工况,以齿轮副体积和最小为目标,对齿轮基本参数进行了优化设计;考虑齿轮、轴承的润滑、安装方式,结合系统内外接口形式,开展关键零部件的设计与分析;完成了系统的结构设计。3)分析了系统陀螺力矩和离心力;建立了随动坐标系,推导了绝对速度、绝对加速度在动坐标系下的坐标分量;利用集中质量法,建立了考虑陀螺力矩和离心力的倾转传动系统动力学模型;基于石川模型,分析了系统的准静态传递误差。4)搭建了倾转传动系统的Simulink仿真模型,开展倾转传动系统的动态特性分析,研究了倾转传动系统的模态、动态响应以及动态响应随倾转转速的变化规律。