航空齿轮用阻尼环减振设计方法、电子设备及存储介质技术

本申请公开了航空齿轮用阻尼环减振设计方法、电子设备及存储介质，所述方法包括步骤：S1、通过对齿轮进行模态分析获取所述齿轮的共振转速点；S2、针对所述共振转速点计算仿真得出齿轮辐板处在未安装阻尼环状态下真实振动应力σ1；S3、根据齿轮材料的许用应力值σ0识别危险振型；S4、针对危险振型初步设计阻尼环；S5、根据阻尼环的等效阻尼比计算有阻尼环状态下的真实振动应力σ2；S6、根据许用应力值σ0、有阻尼环状态下的真实振动应力σ2评估阻尼环的适用性以及减振效果，若σ2满足设计要求则完成设计，反之则重复步骤S4～步骤S6，直到阻尼环满足设计要求为止。本申请满足了发动机的设计周期需求以及正向设计需求。设计周期需求以及正向设计需求。设计周期需求以及正向设计需求。

【技术实现步骤摘要】
航空齿轮用阻尼环减振设计方法、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及阻尼环
，特别地，涉及一种航空齿轮用阻尼环减振设计方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]航空发动机齿轮在工作转速范围内往往存在多个共振转速，对齿轮进行结构优化，将所有共振点全部调整至工作转速范围以外是几乎做不到的，因此，需要采用新型的减振手段，比如在齿轮上增加阻尼环进行减振。
[0003]现有技术设计阻尼环都是先初步设计一款阻尼环，然后进行动应力试验进行减振效果验证，进行迭代得到最终的阻尼环，在设计阶段无法进行评估，这种做法耗时长，成本高，很难满足发动机的设计周期需求以及正向设计需求。

技术实现思路

[0004]本申请一方面提供了一种航空齿轮用阻尼环减振设计方法，以解决现有阻尼环设计方法在设计阶段无法进行评估、耗时长、成本高、很难满足发动机的设计周期需求以及正向设计需求的技术问题。
[0005]一种航空齿轮用阻尼环减振设计方法，包括步骤：
[0006]S1、通过对齿轮进行模态分析获取所述齿轮的共振转速点；
[0007]S2、针对所述共振转速点计算仿真得出齿轮辐板处在未安装阻尼环状态下真实振动应力σ1；
[0008]S3、根据齿轮材料的许用应力值σ0对危险振型进行识别，所述危险振型为σ1≥σ0时对应的振动类型；
[0009]S4、针对危险振型，初步设计阻尼环进行减振；
[0010]S5、根据初步设计的阻尼环的等效阻尼比计算有阻尼环状态下的真实振动应力σ2；
>[0011]S6、根据齿轮材料的许用应力值σ0、有阻尼环状态下的真实振动应力σ2评估初步设计的阻尼环的适用性以及减振效果，若σ2满足设计要求则完成设计，反之则重复步骤S4～步骤S6，直到阻尼环满足设计要求为止。
[0012]进一步地，所述步骤S2具体包括步骤：
[0013]S21、根据齿轮模态分析结果，提取齿轮辐板中的参考点的模态参数，包括模态位移A
modal
以及模态应力σ
modal
，所述参考点是各阶模态中，模态应力σ
modal
最大的点；
[0014]S22、将齿轮有限元计算模型中的辐板导入到动力学仿真软件中，并在动应力学软件中以齿轮轮齿圈与齿轮轴为刚性模型、齿轮辐板为柔性模型构建刚柔耦合动力学模型，然后利用动力学仿真软件获得模态参与因子，其中，模态参与因子各阶模态对响应的贡献量；
[0015]S23、利用动力学仿真软件获得不同共振转速下的振动位移输出响应，然后根据模
态参与因子，计算得到不同模态下的真实振动幅值A；
[0016]S24、基于未安装阻尼环状态下真实振动应力σ1、真实振动幅值A和模态应力σ
modal
、模态位移A
modal
间的映射关系：
[0017][0018]计算得到未安装阻尼环状态下的齿轮真实振动应力σ1。
[0019]进一步地，所述步骤S5具体包括步骤：
[0020]S51、计算初步设计的阻尼环的等效阻尼比；
[0021]S52、根据所述等效阻尼比计算有阻尼环状态下的真实振动应力σ2。
[0022]进一步地，所述S51具体包括步骤：
[0023]S511、分别计算出阻尼环在齿轮一个振动周期内所消耗的能量ΔW、齿轮的真实振动能量W；
[0024]S512、根据所述阻尼环在齿轮一个振动周期内所消耗的能量ΔW、齿轮的真实振动能量W计算初步设计的阻尼环的等效阻尼比：
[0025][0026]进一步地，所述步骤S511具体包括步骤：
[0027]S5111、在轴向振动过程中，根据齿轮与阻尼环之间相对运动速度的不一致，在一个振动周期内对由于速度不一致导致的相对位移进行积分求解，计算出轴向振动摩擦耗能；
[0028]S5112、在径向振动过程中，根据齿轮与阻尼环结合面变形量不一致，在一个振动周期内对由于变形不一致导致的相对位移进行积分求解，计算出径向振动摩擦耗能；
[0029]S5113、对轴向振动摩擦耗能和径向振动摩擦耗能进行求和，求解处在阻尼环两个方向摩擦耗能的总和，得到阻尼环在齿轮一个振动周期内所消耗的能量ΔW。
[0030]进一步地，所述步骤S511具体包括步骤：
[0031]S5111、利用有限元计算软件计算出齿轮的应力最大处的模态振动应力σ
modal
、阻尼环安装槽处的模态振动幅值A
modal
，以及整个齿轮的模态振动能量W
modal
；
[0032]S5112、根据σ
modal
、A
modal
、W
modal
、相应模态下的真实振动幅值A之间的比例关系得出齿轮的真实振动能量W：
[0033][0034]进一步地，所述步骤S52中，所述有阻尼环状态下的真实振动应力σ2通过下式计算得到：
[0035][0036]其中，0.08％代表齿轮无阻尼环时自身的结构阻尼比，由动应力测量试验结果得出。
[0037]进一步地，所述步骤S6中，所述满足设计要求具体指必须满足以下两个条件：
[0038]条件一：σ2≤σ0；
[0039]条件二：σ2±
20Mp范围内的等效阻尼比在0.2％以上。
[0040]本申请另一方面还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述航空齿轮用阻尼环减振设计方法的步骤。
[0041]本申请另一方面还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，在所述程序运行时控制所述存储介质所在的设备执行所述航空齿轮用阻尼环减振设计方法的步骤。
[0042]相比现有技术，本申请具有以下有益效果：
[0043]本申请通过模态分析和计算实现对危险振型的识别，从而评估是否需要采取阻尼环进行减振，同时，在针对危险振型进行初步设计的阻尼环后，即可利用初步设计的阻尼环的等效阻尼比计算有阻尼环状态下的真实振动应力，从而实现在设计阶段就可以对齿轮振动应力进行相应计算，评估初步设计的阻尼环的适用性以及减振效果，无需象现有技术那样必须根据实际试验测试减振效果进行迭代来完成阻尼环的优化设计，从而减少了阻尼环的优化设计耗时和成本，满足了发动机的设计周期需求以及正向设计需求。
[0044]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本申请作进一步详细的说明。
附图说明
[0045]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0046]图1是本申请优选实施例的航空齿轮用阻尼环减振设计方法流程示意图；
[0047]图2是本申请优选实施例的电子设备实体示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空齿轮用阻尼环减振设计方法，其特征在于，包括步骤：S1、通过对齿轮进行模态分析获取所述齿轮的共振转速点；S2、针对所述共振转速点计算仿真得出齿轮辐板处在未安装阻尼环状态下真实振动应力σ1；S3、根据齿轮材料的许用应力值σ0对危险振型进行识别，所述危险振型为σ1≥σ0时对应的振动类型；S4、针对危险振型，初步设计阻尼环进行减振；S5、根据初步设计的阻尼环的等效阻尼比计算有阻尼环状态下的真实振动应力σ2；S6、根据齿轮材料的许用应力值σ0、有阻尼环状态下的真实振动应力σ2评估初步设计的阻尼环的适用性以及减振效果，若σ2满足设计要求则完成设计，反之则优化阻尼环结构参数后重复步骤S4～步骤S6，直到阻尼环满足设计要求为止。2.根据权利要求1所述的航空齿轮用阻尼环减振设计方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括步骤：S21、根据齿轮模态分析结果，提取齿轮辐板中的参考点的模态参数，包括模态位移A
modal
以及模态应力σ
modal
，所述参考点是各阶模态中，模态应力σ
modal
最大的点；S22、将齿轮有限元计算模型中的辐板导入到动力学仿真软件中，并在动应力学软件中以齿轮轮齿圈与齿轮轴为刚性模型、齿轮辐板为柔性模型构建刚柔耦合动力学模型，然后利用动力学仿真软件获得模态参与因子，其中，模态参与因子各阶模态对响应的贡献量；S23、利用动力学仿真软件获得不同共振转速下的振动位移输出响应，然后根据模态参与因子，计算得到不同模态下的真实振动幅值A；S24、基于未安装阻尼环状态下真实振动应力σ1、真实振动幅值A和模态应力σ
modal
、模态位移A
modal
间的映射关系：计算得到未安装阻尼环状态下的齿轮真实振动应力σ1。3.根据权利要求1所述的航空齿轮用阻尼环减振设计方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括步骤：S51、计算初步设计的阻尼环的等效阻尼比；S52、根据所述等效阻尼比计算有阻尼环状态下的真实振动应力σ2。4.根据权利要求3所述的航空齿轮用阻尼环减振设计方法，其特征在于，所述S51具体包括步骤：S511、分别计算出阻尼环在齿轮一个振动周期内所消耗的能量ΔW、齿轮的真实振动能量W；S512、根据所述阻尼环在齿轮一个振动周期内所消耗的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，罗敏，黄炎浩，宋双文，李超，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：