基于多体动力学的直升机主传动系统典型齿轮故障建模方法研究

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1、密级：非密硕士学位论文中图分类号：TH132基于多体动力学的直升机主传动系统典型齿轮故障建模方法研究学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：机械工程作者姓名：尹华魁导师姓名及职称：蒋玲莉副教授实践导师姓名及职称：学院名称：机电工程学院论文提交日期：2015年6月4日基于多体动力学的直升机主传动系统典型齿轮故障建模方法研究学位类型：学术型学位学科（专业学位类）：机械工程作者姓名：尹华魁作者学号：12010301022导师姓名及职称：蒋玲莉副教授实践导师姓名及职称：学院名称：机电工程学院论文提交日期：2015年6月4日学位授予单位：湖南科技大学Researchonmodeli

2、ngmethodofthehelicoptermaindrivesystem’stypicalgearfaultbasedonmulti-bodydynamicsTypeofDegreeAcademicDegreeDiscipline(TypeofProfessionalDegree)MechanicalEngineeringCandidateYinHuakuiStudentNumber12010301022SupervisorandProfessionalTitleJiangLingli,AssociateProfessorPracticeMentorandProfess

3、ionalTitleSchoolSchoolofElectromechanicalEngineeringthDateJune4,2015UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完

4、全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要直升机在军民交通中发挥着重要的作用，主传动系统是直升机的关键核心部件，开展直升机主传动系统故障诊断研究对确保直升机安全可靠运行具有重大意义。直升机主传动系统结构复杂，难以通过实验台搭建的方法获取故障数据，制约了直升机主传动系统的故障诊断技术的研究。针对此

5、问题，本论文通过故障建模方法，建立含有齿轮故障的直升机主传动系统多体动力学模型，通过仿真信号研究主传动系统齿轮故障的演变规律。研究结果可为直升机传动系统故障诊断提供一定的依据和指导，也为大型机械系统故障诊断提供一种新方法。论文的主要研究内容如下：（1）可反映振动传递特性的齿轮系统建模方法研究。以美国SpectraQuest公司故障模拟实验台的齿轮箱为依托，开展反映振动传递特性的齿轮系统建模方法研究。利用CATIA建立了齿轮系统的三维实体模型，通过CATIA与ADAMS的专业接口软件SimDesigner导入ADAMS中，对传动轴和齿轮副进行柔性化处理，定义运动副，添加接触力

6、和负载，通过弹簧—阻尼结构模拟齿轮箱与实验台面的支撑，这样保证了箱体能够顺利反映振动，计算出齿轮时变接触刚度系数，多次仿真确定扭簧刚度和接触力阻尼系数，即考虑时变接触刚度、齿轮轮体扭转变形、轮齿弯曲变形、传动轴的扭转变形以及可反映振动传递特性的齿轮系统多体动力学模型建立成功，并进行仿真分析，仿真结果得到了理论和实验验证，验证了建模方法的正确性。（2）典型齿轮故障模型植入方法研究。以此正确的模型为基础，研究了故障齿轮植入模型的方法：在CATIA中利用特征命令建立齿轮故障的三维实体模型，通过SimDesigner导入ADAMS，再用ADAMS导出文件类型为parasolid(x

7、mt_txt格式)的三维实体模型，最后再通过故障齿轮所对应的正常齿轮的定位Marker点的Location坐标和Orientation的坐标进行定位导入ADAMS，则与之对应的正常的齿轮的位置完全一致。同时也分析了局部断齿和全部断齿两种故障对齿轮的时变啮合接触刚度系数的影响，计算出变化后的齿轮啮合接触刚度系数，并以此为依据添加与故障齿轮相应的约束和接触力，得到包含齿轮故障的齿轮系统多体动力学模型，最后通过实验验证，证明齿轮故障模型植入方法的正确性。（3）直升机主传动系统齿轮故障建模与故障演变规律研究。基于上述研究获