申请/专利权人：广西大学

申请日：2023-04-13

公开（公告）日：2023-09-29

公开（公告）号：CN116822070A

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F30/20;G06F17/13;G06F119/02

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2023.10.24#实质审查的生效;2023.09.29#公开

摘要：本发明公开了一种航空混交齿轮功率分流传动系统非线性动力学计算方法，其包括以下步骤：步骤1建立轴承动力学模型，求解轴承力；步骤2：建立系统为时变啮合刚度模型；步骤3建立混交齿轮副啮合点的位移方程；步骤4建立混交齿轮功率分流传动系统非线性动力学方程组；步骤5选取合理参数求解出系统的非线性响应特征；有益效果是该方法可以求解航空混交齿轮功率分流传动系统非线性动力学响应特征，填补了当前对航空混交齿轮功率分流传动系统研究方法的空缺，具有很好的通用性。

主权项：1.一种航空混交齿轮功率分流传动系统非线性动力学计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立轴承动力学模型，计算轴承力；轴承力在X、Y、Z三个坐标轴上的分力、、分别表示为：，，；其中，nb为滚动体个数；为受载前后滚动体的变形量；为轴承支承刚度；n为指数，n=1.5；H为Heaviside函数；为第i个滚动体的转角为时间t的函数，t为时间；为受力变形后的接触角i=1，2，…，nb；步骤2：建立系统为时变啮合刚度模型；时变啮合刚度为，可表示为： ；式中，k为啮合刚度均值部分，为啮合刚度波动部分；步骤3：建立混交齿轮副啮合点的位移方程；正交齿轮副和非正交齿轮副啮合点间因振动和误差产生的沿啮合点的法线方向的相对位移方程xn1、xn2，可表示为： ， ；其中，、分别表示为正交面齿轮副和非正交面齿轮副间的传动误差；为压力角；为轴交角；r1、r2、r3、分别为圆柱齿轮、正交面齿轮和非正交面齿轮的半径；、、分别为圆柱齿轮、正交面齿轮和非正交面齿轮的转角位移；X3为齿轮3的在x轴上的振动位移；Y1、Y2、Y3分别为圆柱齿轮、正交面齿轮和非正交面齿轮在y轴上的振动位移；Z1、Z2、Z3分别为圆柱齿轮、正交面齿轮和非正交面齿轮在z轴上的振动位移；步骤4：建立混交齿轮功率分流传动系统非线性动力学方程组；在航空混交齿轮分流传动模型中共有27个自由度，分别为在混交齿轮功率分流传系统中共有27个自由度，分别为圆柱齿轮的两个振动位移Y1、Z1、正交面齿轮的两个振动位移Y2、Z2，非正交面齿轮的三个振动位移X3、Y3、Z3，圆柱齿轮、正交面齿轮和非正交面齿轮绕各自轴线的振动角位移、、，圆柱齿轮轴承的振动位移Yb11、Zb11、Yb12、Zb12，正交面齿轮轴承的振动位移Yb21、Zb21、Yb22、Zb22，非正交面齿轮轴承振动位移Xb31、Yb31、Zb31、Xb32、Yb32、Zb32，以及齿轮由于输入和输出在齿轮轴上产生的绕轴线振动角位移、、，即： ；由上述模型，可以推导出航空混交齿轮分流传动系统振动微分方程： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ；其中，m1、m2、m3分别为圆柱齿轮、正交面齿轮、非正交面齿轮的质量；mb11、mb12分别为圆柱齿轮第一、第二个轴承的质量，mb21、mb22分别为正交面齿轮第一、第二个轴承的质量，mb21、mb32分别为非正交面齿轮第一、第二个轴承的质量；J1、J2、J3分别为圆柱齿轮、正交面齿轮、非正交面齿轮的转动惯量；cs1x、cs1y、cs1z分别为圆柱齿轮轴在x、y、z方向上的支撑阻尼；cs2x、cs2y、cs2z分别为正交面齿轮轴在x、y、z方向上的支撑阻尼；cs3x、cs3y、cs3z分别为非正交面齿轮轴在x、y、z方向上的支撑阻尼；ct1为圆柱齿轮轴的扭转阻尼，ct2为正交面齿轮轴的扭转阻尼，ct3为非正交面齿轮轴的扭转阻尼；cb11、cb12分别为圆柱齿轮第一、第二个轴承支撑阻尼，cb21、cb22分别为正交面齿轮第一、第二个轴承支撑阻尼，cb21、cb32分别为非正交面齿轮第一、第二个轴承支撑阻尼；ks1x、ks1y、ks1z分别为圆柱齿轮轴在x、y、z方向上的支撑刚度；ks2x、ks2y、ks2z分别为正交面齿轮轴在x、y、z方向上的支撑刚度；ks3x、ks3y、ks3z分别为非正交面齿轮轴在x、y、z方向上的支撑刚度；kt1为圆柱齿轮轴的扭转刚度，kt2为正交面齿轮轴的扭转刚度，kt3为非正交面齿轮轴的扭转刚度；kb11、kb12分别为圆柱齿轮第一、第二个轴承支撑刚度，kb21、kb22分别为正交面齿轮第一、第二个轴承支撑刚度，kb21、kb32分别为非正交面齿轮第一、第二个轴承支撑刚度；r1、r2、r3分别为圆柱齿轮、正交面齿轮、非正交面齿轮的分度圆半径；rin为圆柱齿轮轴的半径，rout1为正交面齿轮轴的半径，rout2为非正交面齿轮的半径；Tin为圆柱齿轮的转矩，Tout1为正交面齿轮的转矩，Tout2为非正交面齿轮轴的转矩；g为重力加速度；为减少系统振动自由度，xn1、xn2视为新自由度替换系统中的扭转位移： ；其中，fm1、fm2分别为正交面齿轮副和非正交面齿轮副所受到的激振力均值部分；fv1、fv2分别为正交面齿轮副和非正交面齿轮副所受激振力变化部分；me1、me2分别为正交面齿轮副和非正交面齿轮副的等效质量；cm1、cm1分别为正交面齿轮副和非正交面齿轮副的啮合阻尼；步骤5：选取合理的参数计算出系统的非线性响应特征。

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