多支点传动轴的弯曲振动分析与多支点配置研究

论文摘要

多支点传动轴常用于直升机的尾传动系统,其动力学特性与轴的运转稳定性、工作安全性、结构设计等有关。本文的研究内容涉及多支点传动轴的横向弯曲振动分析、多支点配置研究、动力学优化设计和传动轴动力学分析及设计软件的开发。首先,在非惯性系及非线性系统中研究了倾斜多支点传动轴的横向弯曲振动,建立多支点传动轴横向弯曲运动方程,分析了传动轴的幅频响应、振幅突变性及主共振分岔的拓扑结构等。在此基础上,提出一系列避免多支点传动轴发生横向弯曲主共振或减弱弯曲主共振水平的措施。其次,多支点传动轴的中间支点影响传动轴的横向弯曲振动特性,通过理论分析和数据对比,确定中间支点的属性与传动轴的弯曲振动特性的关系。基于MATLAB优化工具箱,以避免传动轴发生横向弯曲主共振或减弱弯曲主共振水平为目标,对传动轴进行动力学优化设计和支点配置。最后,使用MATLAB的GUI模块,开发出传动轴的动力学分析及设计软件,内容包含计算传动轴的固有频率、主共振振幅、发生共振的转速,绘制幅频响应曲线、主共振分岔曲线,以及传动轴的优化设计、支点配置等功能,具有工程应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景、目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 刚性多支点传动轴的横向弯曲振动分析
• 2.1 引言
• 2.2 直升机传动系统简介
• 2.3 刚性多支点传动轴的力学模型和弯曲运动方程
• 2.4 刚性多支点传动轴的横向弯曲振动分析
• 2.4.1 刚性多支点传动轴横向弯曲主共振的一次定常解
• 2.4.2 横向弯曲主共振的幅频响应及定常解的最大振幅
• 2.4.3 刚性多支点传动轴横向弯曲主共振的振幅突变
• 2.4.4 刚性多支点传动轴横向弯曲主共振的分岔
• 第三章 弹性多支点传动轴的横向弯曲振动分析
• 3.1 引言
• 3.2 弹性多支点传动轴的力学模型和弯曲运动方程
• 3.3 弹性多支点传动轴的横向弯曲振动分析
• 3.3.1 弹性多支点传动轴横向弯曲主共振的一次定常解和最大振幅
• 3.3.2 弹性多支点传动轴横向弯曲主共振的振幅突变
• 3.3.3 弹性多支点传动轴横向弯曲主共振的分岔
• 第四章 中间支点的配置对横向弯曲振动的影响
• 4.1 引言
• 4.2 防止多支点传动轴弯曲主共振振幅突变和分岔的措施
• 4.3 中间支点的配置对横向弯曲主共振的影响
• 4.3.1 多支点传动轴横向弯曲主共振的振型
• 4.3.2 刚性中间支点影响多支点传动轴的横向弯曲主共振
• 4.3.3 弹性中间支点影响多支点传动轴的横向弯曲主共振
• 4.3.4 材料属性与中间支点共同影响多支点传动轴的横向弯曲主共振
• 4.4 中间支点配置变化下的弯曲主共振数据对比及相关结论
• 第五章 多支点传动轴动力学优化设计
• 5.1 引言
• 5.2 机械优化设计概述
• 5.2.1 优化设计数学模型的分析处理
• 5.2.2 优化方法的选择和结果分析
• 5.3 基于MATLAB 优化工具箱的多支点传动轴动力学优化设计
• 5.3.1 刚性多支点传动轴的优化设计
• 5.3.2 弹性多支点传动轴的优化设计
• 5.3.3 多支点传动轴优化算例的数据对比及相关结论
• 第六章 传动轴系统动力学分析及设计软件的开发
• 6.1 引言
• 6.2 传动轴动力学分析及设计软件的开发平台和基本原则
• 6.3 传动轴动力学分析及设计软件的设计功能和框架结构
• 6.4 传动轴动力学分析及设计软件的具体功能和使用介绍
• 6.4.1 主界面
• 6.4.2 两支点传动轴的动力学分析
• 6.4.3 多支点传动轴的动力学分析
• 6.4.4 多支点传动轴的优化设计
• 第七章 总结与展望
• 7.1 论文的主要工作和结论
• 7.2 进一步研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的论文