一种基于锥齿轮腹板几何信息的阻尼环减振设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于锥齿轮腹板几何信息的阻尼环减振设计方法，属于齿轮减振设计技术领域，所述方法包括：获取锥齿轮结构尺寸，设计阻尼环结构尺寸，设计阻尼环支撑结构尺寸，建立附加阻尼环锥齿轮瞬态动力学有限元模型并进行瞬态动力学仿真，验证阻尼环减振效果。本发明专利技术通过提出一种基于锥齿轮腹板几何信息的阻尼环减振设计方法,通过将锥齿轮的结构尺寸和锥齿轮腹板的个性化尺寸数据适应性地带入阻尼环的结构尺寸和支撑尺寸的设计中进行个性化设计，并以仿真模拟调整校验阻尼环的相应尺寸使得阻尼环达到更好的减振效果，从而实现能够快速得到个性化的阻尼环结构尺寸，提升了阻尼环的减振效果，缩短了设计周期并降低成本提供。提供。提供。

【技术实现步骤摘要】
一种基于锥齿轮腹板几何信息的阻尼环减振设计方法


[0001]本专利技术属于齿轮减振设计
，具体涉及一种基于锥齿轮腹板几何信息的阻尼环减振设计方法。

技术介绍

[0002]航空发动机是飞机飞行的动力核心，作为一种高度复杂和精密的热力机械，拥有着极为复杂的动力学结构，包含锥齿轮副的齿轮传动系统是航空发动机至关重要的附件系统，起着在起动时将起动机的扭矩通过起动链传递给发动机主轴，从而起动发动机，正常工作时从发动机主轴提取功率，以驱动发动机和飞机附件等关键作用，然而其齿轮传动系统中的锥齿轮传动往往呈现高负荷(啮合力大)、高转速、结构轻薄的特点，所以齿轮传动系统中的锥齿轮在航空飞行使用中容易产生损坏，从而破坏整体的可靠性，对航空飞行安全埋下巨大隐患。
[0003]研究表明，航空发动机齿轮传动系统中的锥齿轮，在服役过程中因受到齿轮自身的内部激励以及传动系统的外部激励，在一定范围的转速下会发生行波共振，进而导致锥齿轮破裂和折断、及航空发动机空中停机或地面试验停机等恶劣事件。为解决锥齿轮在服役过程中的行波共振问题，保障对锥齿轮传动的可靠性和耐久性，航空发动机工程师通过选用常规阻尼环进行简单实验后配置于锥齿轮上，以此实现减振目标。
[0004]目前，国内尚未建立精确完善的锥齿轮传动阻尼环减振设计方法，而通过由工程师自身经验选用常规阻尼环，并结合实验验证的方式来实现阻尼环减振研究无法保证阻尼环对锥齿轮的共振减振效果，同时也并未进行结合锥齿轮本身结构数据来进行个性化的特定设计，因此设计出的阻尼环减振效果十分不理想，并且实验验证受测试试验方法和测试仪器性能等限制，难度较大，且无法快速、准确地得出优秀方案，从而导致该方法下得出的方案减振效果差，锥齿轮相关故障率依然高，已不能满足航空发动机传动系统齿轮的高可靠性和耐久性设计要求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于锥齿轮腹板几何信息的阻尼环减振设计方法，以解决现有技术中没有依据锥齿轮结构数据进行适应性测算然后完成个性化阻尼环设计的方法，从而导致的阻尼环减振效果差，致使锥齿轮相关故障率高，不能满足航空发动机传动系统齿轮的高可靠性和耐久性设计要求的问题。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种基于锥齿轮腹板几何信息的阻尼环减振设计方法，所述方法包括：
[0008]1)获取锥齿轮结构尺寸，测量锥齿轮的齿轮结构数据，所述齿轮结构数据包括锥齿轮腹板的宽度D、锥齿轮的小端宽度L和锥齿轮的腹板厚度H；
[0009]2)设计阻尼环结构尺寸，根据测量得出的所述锥齿轮结构尺寸，结合锥齿轮使用场景中的振动参数设计得出阻尼环外缘直径d，阻尼环宽度l以及阻尼环厚度h；
[0010]3)设计阻尼环支撑结构尺寸，根据设计得出的所述阻尼环结构尺寸，结合阻尼环结构在振动情况下的形变参数，设计得出阻尼环支撑结构宽度a，阻尼环支撑结构厚度b和阻尼环支撑结构臂宽c；
[0011]4)建立附加阻尼环锥齿轮瞬态动力学有限元模型并进行瞬态动力学仿真，利用有限元仿真软件建立附加阻尼环锥齿轮瞬态动力学有限元模型，设置边界条件并提交LS
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DYNA求解器进行仿真分析；
[0012]5)验证阻尼环减振效果，根据计算结果提取有/无阻尼环从动锥齿轮齿根应力，对比分析共振转速下从动锥齿轮齿根应力，计算阻尼环对共振转速下从动锥齿轮齿根应力降低效果，验证阻尼环降低锥齿轮的行波共振的效果。
[0013]进一步，所述阻尼环外缘直径d和所述锥齿轮腹板宽度D的数量关系为d≥0.95D，所述阻尼环外缘直径d和阻尼环宽度l做差得到阻尼环内径d1,所述阻尼环内径d1小于所述锥齿轮的小端宽度L，所述阻尼环宽度l的取值范围为0.4(D
‑
L)
‑
0.5(D
‑
L)，所述阻尼环厚度h和所述锥齿轮腹板厚度H的数量关系为h＝0.7H，并维持阻尼环厚度h/阻尼环宽度l的值为2/3。
[0014]进一步，所述阻尼环支撑结构宽度a和阻尼环宽度l的数量关系为a＞0.65l。
[0015]进一步，所述阻尼环支撑结构厚度b和所述阻尼环厚度h的数量关系为b＞0.8h。
[0016]进一步，所述阻尼环支撑结构臂宽c和所述阻尼环支撑结构宽度a的数量关系为c＞
[0017]0.5a。
[0018]本专利技术的有益效果在于：
[0019]本专利技术通过提出一种基于锥齿轮腹板几何信息的阻尼环减振设计方法,通过将锥齿轮的结构尺寸和锥齿轮腹板的个性化尺寸数据适应性地带入阻尼环的结构尺寸和支撑尺寸的设计中进行个性化设计，并以仿真模拟校验调整阻尼环的相应尺寸使得阻尼环达到更好的减振效果，从而实现能够快速得到个性化的阻尼环结构尺寸，大大提升了设计出的阻尼环的减振效果，缩短了阻尼环设计周期并降低成本提供。
附图说明
[0020]图1为锥齿轮结构尺寸图；
[0021]图2为阻尼环结构尺寸图；
[0022]图3为阻尼环平面图；
[0023]图4为阻尼环支撑结构尺寸图；
[0024]图5为附加阻尼环锥齿轮瞬态动力学有限元模型；
[0025]图6为有/无阻尼环从动锥齿轮齿根应力对比曲线；
[0026]图7为流程图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0028]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0030]在本专利技术的上述描述中，需要说明的是，术语“一侧”、“另一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]此外，术语“相同”等术语并不表示要求部件绝对相同，而是可以存在微小的差异。术语“垂直”仅仅是指部件之间的位置关系相对“平行”而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。
[0032]如图1
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图7以及表1所示，本实施例提供一种基于锥齿轮腹板几何信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于锥齿轮腹板几何信息的阻尼环减振设计方法，其特征在于，所述方法包括：1)获取锥齿轮结构尺寸，测量锥齿轮的齿轮结构数据，所述齿轮结构数据包括锥齿轮腹板的宽度D、锥齿轮的小端宽度L和锥齿轮的腹板厚度H；2)设计阻尼环结构尺寸，根据测量得出的所述锥齿轮结构尺寸，结合锥齿轮使用场景中的振动参数设计得出阻尼环外缘直径d，阻尼环宽度l以及阻尼环厚度h；3)设计阻尼环支撑结构尺寸，根据设计得出的所述阻尼环结构尺寸，结合阻尼环结构在振动情况下的形变参数，设计得出阻尼环支撑结构宽度a，阻尼环支撑结构厚度b和阻尼环支撑结构臂宽c；4)建立附加阻尼环锥齿轮瞬态动力学有限元模型并进行瞬态动力学仿真，利用有限元仿真软件建立附加阻尼环锥齿轮瞬态动力学有限元模型，设置边界条件并提交LS
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DYNA求解器进行仿真分析；5)验证阻尼环减振效果，根据计算结果提取有/无阻尼环从动锥齿轮齿根应力，对比分析共振转速下从动锥齿轮齿根应力，计算阻尼环对共振转速下从动锥齿轮齿根应力降低效果，验证阻尼环降低锥齿轮的行波共振的效果。2.根据权利要求1所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柳兵，胡玉梅，陈兵奎，罗文军，帅旗，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：