基于声测法的齿轮行波共振测试方法

针对航空发动机由行波共振导致的中央传动锥齿轮断裂故障,提出了一种基于声测法的齿轮行波共振转速测试方法,建立了非接触齿轮行波共振测量系统,该测试方法简便易行,不需要对转子件进行测试改装,直接引出测试部位的声信号进行分析研究。基于声测法开展了航空发动机中央传动锥齿轮行波共振试验,研究中央传动锥齿轮行波共振特性,获取了从动锥齿轮行波共振频率、危险转速范围。通过动应力同步测量试验进行对比验证,结果表明：该测试方法和系统可以精准识别和有效监测航空发动机中央传动锥齿轮行波共振频率和共振转速,行波共振频率误差小于0.025%,共振转速误差小于0.018%。该方法同时适用于其它齿轮和盘轴的行波共振故障分析,为相关类型齿轮共振试验及故障诊断提供了一种非接触、长时间监控疲劳试验的测量方法。     

计算斜齿轮弯曲应力的应力影响矩阵法

提出了计算齿轮弯曲应力分布过程的应力影响矩阵法。通过建立齿面柔度矩阵和齿根弯曲应力矩阵, 该方法只需经过一次有限元计算便可获得斜齿轮在整个啮合过程中轮齿弯曲应力三维分布的变化规律。通过对计算结果和斜齿轮弯曲应力测量结果进行比较, 证明本文提出的计算方法不仅具有较高的精度, 而且极大地节省了计算机内存和计算时间。      

国外圆锥齿轮精度标准介绍

由于各国圆锥齿轮生产上的工艺和检验水平的不同,所以,其精度标准各有特点,区别很大。在圆锥齿轮精度标准方面,有许多课题有待于我们在理论上和实践上进行深入的研究。本文主要是介绍苏、美、日、英等几个国家的圆锥齿轮精度标准的情况,供分析和参考。     

对直升机增速齿轮传动中大齿轮齿根弯曲疲劳应力计算的研究

作者系统地研究了影响直升机增速齿轮传动中大齿轮齿根弯曲疲劳应力的诸因素,并推导出包括齿间滑动摩擦力在内的实际外载荷作用下大齿轮齿根弯曲疲劳应力计算公式。研究表明,齿间摩擦力对大齿根弯曲疲劳强度的影响不可忽视。     

三维修形对薄轮缘斜齿轮共振应力影响的实验研究

以８对具有不同辐板布置薄轮缘斜齿轮传动为对象，通过实验研究了三维修形对斜齿轮共振应力的影响。运用建立在有限元法、柔度矩阵和数学规划法基础上的三维修形方法获得了每对齿轮副的修形曲线。结果表明，采用三维修形技术将显著降低薄轮缘斜齿轮中的应力波动和振动水平，有利于延长齿轮传动的工作寿命。     

航空齿轮激光冲击强化残余应力场仿真计算研究

对高强度航空齿轮齿根激光冲击强化数值仿真计算进行研究,提出激光冲击压力的数值计算方法,建立考虑激光入射角度的航空齿轮单齿的激光冲击强化有限元模型。仿真计算齿根处表层齿宽方向残余应力平均值为–603.97 MPa,与试验测得的齿轮齿根处表层齿宽方向残余应力数据平均值相差0.15%。通过仿真试验,揭示了齿轮齿根区域残余应力分布与激光脉冲能量、搭接率以及光斑半径之间的关联规律。结果表明,同深度层、齿宽方向残余压应力平均值大于齿廓方向残余压应力平均值。提高激光脉冲能量或搭接率均可提高表层残余压应力平均值,但提高激光光斑半径会降低表层残余压应力平均值;提高激光搭接率可以有效降低表层残余应力分布中的应力起伏现象,但过高的搭接率会大幅降低强化工艺效率,实际搭接率不应超过0.8。     

弧齿圆锥齿轮传动的振动分析

 考虑了齿轮体在各个方向的线振动和角振动,以及齿轮辐板和输入轴、输出轴的扭转变形,以弧齿锥齿轮传动系为对象,建立了一个多刚体多自由度的振动系统模型,推导了这一系统的参数激励微分方程组。再将方程组转化为线性定常的形式,并将参数激励转化为外激励,成功地求解了弧齿锥齿轮传动系统的振动过程。     

齿轮共振转速及动频测量

本文提出一种简便易行的用声测原理实现在发动机多层包容、高噪音的恶劣测量条件下,测量齿轮行波共振转速及动频的机外检测方法。该方法有较高测量精度,并且使用简便。     

中央传动锥齿轮行波共振特征精准识别试验研究

为了精准监测复杂工作环境下航空发动机中央传动锥齿轮行波共振特征,并满足对试验器改装小和测试装置易安装的技术要求。建立了基于刚性壁声波导管技术的导出式噪声测量方法和基于替代法原理的动态特性标定方法,研制了导出式噪声测量系统和数字式闭环控制声喇叭行波管装置动态标定系统,解决了复杂环境下的齿轮行波共振声信号测量与数据修正的问题。完成了基于噪声和应力同步测试的某航空发动机中央传动锥齿轮行波共振特性试验,对从动锥齿轮的行波共振频率、共振转速及节径振动声辐射量级进行了分析。研究结果表明：导出式噪声测量方法及系统和动态标定方法及系统有效提高了齿轮行波共振特性的测量精度,可实现高温高油雾环境下齿轮行波共振频率和共振转速的精准识别和有效监测,行波共振频率误差小于0.04%,共振转速误差小于0.005%。四节径后行波共振时的齿轮辐板振动辐射的声压能量是三节径前行波共振时的4.5倍,说明齿轮在高转速发生行波共振会更危险。     

弧齿锥齿轮波动共振条件分析

应用弹性理论和波动理论, 推出旋转盘形弧齿锥齿轮波动响应的模态解, 重点讨论了啮合力F对齿轮波动共振的影响。给出了弧齿锥齿轮波动共振的条件。      

中央传动锥齿轮共振破坏的实验研究

本文通过某型机的排故实践,总结了航空发动机中央传动锥齿轮共振破坏的特征,失效模式和结构动力特性;分析了共振激发因素;提出了排故措施;指出了这类齿轮动强度设计今后应遵循的几个基本准则。     

涡轮机轴流叶轮盘行波振动研究

本文对涡轮机中轴流叶轮盘的激振源, 特别是行波振动诱发的轴向力、力的性质、对振动的影响等作了分析。指出行波振动会诱发轴向力, 此力对压气机和涡轮盘的前行波振动起阻尼作用, 而对后行波则是自激力。涡轮机中轮盘上经常受到沿圆周分布不均的不变力作用, 激起驻波振动, 振动诱发的轴向力又激起盘的自激振动, 如无足够阻尼则导致失稳, 造成轮盘破裂事故。      

中央传动锥齿轮光弹性应力分析

本文用三维光弹性法分析锥齿轮在扭矩和离心载荷下的应力分布。光弹性试验结果表明锥齿轮在两种载荷分别作用下,齿根应力分布是不同的。根据光弹性试验和综合振动试验结果得出如下结论:1.锥齿轮齿槽裂纹并非由起动扭矩引起。2.锥齿轮在高转速下,在槽底的离心应力和振动应力的组合应力是引起齿轮破坏的主要原因。     

基于波动模型的框架结构被动阻尼减振分析

将空间框架结构的振动作为波动来研究,建立结构的波动模型,并基于此模型对结构进行被动阻尼减振设计。阻尼单元和阻尼铰两种被动阻尼方案被用来增加结构的阻尼特性。根据波动分析的结果,一种迭代的方法被用于寻求多个阻尼单元或阻尼铰的位置。结果表明,波动模型非常适合于对结构的局部进行修改和分析。     

高速转动壳体行波振动实验研究

本文对轴对称薄壁壳结构的振动特性进行了试验研究。对一圆柱薄壳在静止状态和高速旋转状态下进行了模态试验。试验结果验证了轴对称薄壁壳在转动状态下,由于科氏力的影响,同一模态在转动坐标系中,存在不同频率的前后行波。为理论计算和发生在航空发动机中转动薄壁件振动设计,提供了可靠的试验依据。     

应力波在变截面杆中传播的数值分析

 利用ＨＯＮＤＯ有限元程序对应力波在变截面杆中的传播进行了分析。根据分析结果提出采用有台阶的锥形调制器取代现有调制器可以解决手提式铆枪过重的问题。有台阶的调制器对应力透射波的放大效果不会有明显变化,但可减轻重量５０％以上。同时利用该程序对应力波在不同几何构形的调制器中的传播进行了对比分析,根据输出波形的质量对应力波调制器的几何尺寸进行了优化设计,提出了锥体的底角和直径范围。     

行波管系统频响特性的测试与分析

在结构的声疲劳试验中, 为了准确地模拟声场环境对试验进行总声压级控制已经不能完全反映结构承受的声载环境, 需要实现在一定频率范围内的谱形控制, 尤其在结构件响应的主要频带上, 频带声压级的大小对结构响应和声疲劳损伤起着重要的作用。     

应力波安装干涉配合紧固件

用应力波安装干涉配合紧固件,可以避免或减轻用静压法或锤击法安装时造成的初始损伤。用应力波法试验安装了30CrMnSiA钢干涉配合紧固件并作了疲劳试验,分析了安装损伤和应力波安装法的影响因素。