航空锥齿轮减振阻尼环设计与分析.pdf

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1、第39卷第2期2013年4月航空发动机AeroengineV01．39NO．2Apr．2013航空锥齿轮减振阻尼环设计与分析黄宏亮，李贵林，欧代松(中航工业燃气涡轮研究院，成都610500)摘要：针对航空锥齿轮减振阻尼环设计，基于理论分析，结合数值仿真，探索了阻尼环设计方法。通：过对阻尼环组合结构的简化模型推导了等效阻尼计算公式，得出了用于阻尼环初始结构设计的定性结论；通过有限元仿真分析，计算了附加阻尼后的组合结构的瞬态响应，并与未加阻尼的初始结构设计进行了对比，证明了附加阻尼对减小轮体振动的有效性。分析结果表明：阻尼环设计存在1个最佳接触压力，使阻尼环等

2、效黏性阻尼系数最大，减振效果最优。可通过调整安装过盈量来获得合适的接触压力。形成的分析方法为阻尼环的结构设计提供了技术支撑。关键词：锥齿轮；阻尼环；界面接触分析；等效阻尼；瞬态响应；阻尼效果；航空发动机黄宏亮(1982)，男，硕士，高级工程师，主要从事航空发动机传动系统及预先DesignandAnalysisonVibrationDamperRingofAeroengine研究工作。BevelGears收稿日期：2012—09—13HUANGHong—hang，LIGui—hn，OUDai—song(AVICGasTurbineEstabhshment，C

3、hengdu610500，China)Abstract：Aimingatvibrationdamperringofaeroenginebevelgears，thedesignmehodsweredevelopedbasedontheoryanalysisandsimulation．Theequivalentdampingcalculationformulawasderivedbythesimplemodelofdamperringcombinedstructure．Thequalitativeconclusionsusedtheprimarystructu

4、redesignofdamperringwereobtained．ThetransientresponseofbevelgearswithadamperringwascalculatedbyFEMsimulativeanalysis，whichwascomparedwithbevelgearswithoutadamperring．Theeffectofvibrationdamperwasvalidated．Theanalysisresultsshowthatanappropriatepressurewillmaximizeequivalentdamping

5、andachievebestdampingeffect，whichisobtainedbyadjustinginterferencefits．Theanalysismethodsprovidetechnologysupportforthestructuredesignofaeroenginebevelgearsdamperring．Keywords：bevelgears；damperring；interfacecontactanalysis；equivalentdamping；transientresponse；dampingeffect；aeroengi

6、neO引言航空锥齿轮为减轻质量通常采用薄幅板和窄轮缘结构设计，由于齿轮在传动误差等激励下产生周期变化的动载荷，在一定条件下会激起薄幅板窄轮缘齿轮的行波共振。有时结构调频极为困难，在避开了最危险最基本的低阶频率后，可在齿轮的适当部位安装阻尼结构，降低共振应力到安全水平之下，不失为一种有效的方法。目前，在国外齿轮减振阻尼环技术已在发动机上得到应用，如GE90发动机就在中央传动锥齿轮上采用了阻尼环结构，普惠公司的K．Buyukataman等人则分析了阻尼环等效阻尼的理论计算方法【1-2l，但由于没有结合有限元方法来确定阻尼环尺寸、安装过盈量和安装位置等关键参数，

7、其建立的接触压力和耗能计算公式还值得商榷。本文为确定安装在中央传动锥齿轮上的阻尼环关键参数，从理论分析和仿真分析2个方面探讨阻尼环设计分析方法和流程，得出指导设计的相关结论。1界面接触理论分析1．1分析模型1．1．1模型简化假设阻尼环组合结构理论分析采用一定的简化处理(如图1所示)，并基于以下假设11l：(1)轮缘和阻尼环都为圆柱薄壳体(满足t／D

8、数为常数，沿圆周单位弧长上的正压力均匀。图1锥齿轮附加阻尼环的真实