多支点传动轴动力学的研究

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工作稳定性、工作转速的选择、测试及动平衡等有关。本文的研究涉及传动轴的横向弯曲振动、纵向振动及多支点传动轴系统的扭转振动。首先在非惯性系及非线性系统中研究了倾斜两支点传动轴的横向弯曲振动。在此基础上,研究了倾斜刚性多支点、弹性多支点传动轴的横向弯曲振动,得到了横向弯曲振动的运动方程、主共振的幅频响应方程、主共振和非主共振的一次近似定常解、定常解的最大振幅、分岔曲线的拓扑结构、横向弯曲振动的位移等,分析了主共振的幅频响应、运动稳定性、振幅突变性及分岔曲线的拓扑结构等。对传动轴进行了横向弯曲振动的试验。研究结果表明:刚性和弹性多支点传动轴与两支点传动轴分别有类似的横向弯曲振动的运动方程;主共振时,轴的振幅有可能突变和出现分岔。减小质量偏心,降低传动轴最大主共振的阶数,加大阻尼,能减小横向弯曲共振的振幅;可消除主共振的振幅突变,使传动轴横向弯曲主共振不分岔。在挠度大的轴段上增加阻尼,能充分发挥阻尼的作用,优化轴的重量。刚性多支点复合材料传动轴系统有较强的避免主共振分岔的能力。在传动轴纵向振动试验的基础上,分析了轴的纵向振动。传动轴的偏心质量产生的惯性力和重力引起轴的纵向振动。轴的纵向振动是被动的,对传动轴的安全性构成威胁的可能性很小。直升机传动轴的纵向振动无法消除。在简化直升机尾传动系统结构的基础上,根据轴段和支点的边界条件,用分离变量法、传递函数法、振型叠加原理、动量矩定理等,研究了多支点传动轴系统的扭转振动,得到了多支点传动轴系统扭转振动的主振型及其正交性、扭转振动的固有频率和扭转振动的解析解,给出了多支点传动轴系统扭转振动的频响函数的测试方法。

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 国内外研究的现状
• 1.3 本论文的主要研究内容及贡献
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 主要贡献
• 1.3.3 论文的结构
• 第二章 两支点传动轴的横向弯曲振动和纵向振动
• 2.1 引言
• 2.2 两支点传动轴的横向弯曲振动
• 2.2.1 两支点传动轴横向弯曲振动的运动方程
• 2.2.2 两支点传动轴横向弯曲主共振的分析
• 2.2.2.1 两支点传动轴横向弯曲主共振的一次近似定常解
• 2.2.2.2 两支点传动轴横向弯曲主共振的幅频响应
• 2.2.2.3 两支点传动轴横向弯曲主共振的运动稳定性
• 2.2.2.4 两支点传动轴横向弯曲主共振的振幅突变性
• 2.2.2.5 两支点传动轴横向弯曲主共振的分岔
• 2.2.3 两支点传动轴横向弯曲非主共振的分析
• 2.2.3.1 两支点传动轴横向弯曲非主共振的一次近似定常解
• 2.2.3.2 两支点传动轴横向弯曲非主共振的运动稳定性
• 2.2.4 两支点传动轴横向弯曲振动的位移及分析
• 2.3 两支点传动轴横向弯曲振动的试验
• 2.3.1 两支点传动轴横向弯曲振动的试验原理及装置
• 2.3.2 两支点传动轴横向弯曲振动的试验
• 2.3.2.1 两支点传动轴横向弯曲振动的振型
• 2.3.2.2 两支点传动轴横向弯曲共振的振幅
• 2.4 两支点传动轴纵向振动的试验及分析
• 2.4.1 两支点传动轴纵向振动的试验装置
• 2.4.2 两支点传动轴端部的纵向位移
• 2.4.3 两支点传动轴纵向位移的分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 刚性多支点传动轴的横向弯曲振动和纵向振动
• 3.1 引言
• 3.2 刚性多支点传动轴的横向弯曲振动
• 3.2.1 刚性多支点传动轴横向弯曲振动的运动方程
• 3.2.2 刚性多支点传动轴横向弯曲振动的分析
• 3.2.2.1 刚性多支点传动轴横向弯曲振动的运动方程的解及其分析
• 3.2.2.2 刚性多支点传动轴横向弯曲主共振的振型及最大振幅
• 3.2.2.3 支点的位置及数量对刚性多支点传动轴横向弯曲主共振的影响
• 3.2.2.4 刚性多支点传动轴横向弯曲振动的位移
• 3.3 刚性多支点传动轴横向弯曲振动的试验
• 3.3.1 刚性多支点传动轴横向弯曲振动的试验原理及装置
• 3.3.2 刚性多支点传动轴横向弯曲振动的试验
• 3.4 刚性多支点传动轴纵向振动的试验及分析
• 3.4.1 刚性多支点传动轴纵向振动的试验装置
• 3.4.2 刚性多支点传动轴纵向位移的分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 弹性多支点传动轴的横向弯曲振动和纵向振动
• 4.1 引言
• 4.2 弹性多支点传动轴的横向弯曲振动
• 4.2.1 弹性多支点传动轴横向弯曲振动的运动方程
• 4.2.2 弹性多支点传动轴横向弯曲主共振的分析
• 4.2.2.1 弹性多支点传动轴横向弯曲主共振的一次近似定常解及运动稳定性
• 4.2.2.2 弹性多支点传动轴横向弯曲主共振的分岔分析
• 4.2.2.3 支点对弹性多支点传动轴横向弯曲主共振的影响
• 4.2.3 弹性多支点传动轴横向弯曲非主共振的分析
• 4.2.4 弹性多支点传动轴横向弯曲振动的位移及分析
• 4.3 弹性多支点传动轴横向弯曲振动的试验
• 4.3.1 弹性多支点传动轴横向弯曲振动的试验原理及装置
• 4.3.2 弹性多支点传动轴横向弯曲振动的试验
• 4.4 弹性多支点传动轴纵向振动的试验及分析
• 4.4.1 弹性多支点传动轴纵向振动的试验装置
• 4.4.2 弹性多支点传动轴纵向位移的分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 多支点传动轴系统的扭转振动
• 5.1 引言
• 5.2 多支点传动轴系统扭转振动的主振型和固有频率
• 5.2.1 多支点传动轴系统扭转振动的主振型
• 5.2.2 多支点传动轴系统扭转振动的固有频率
• 5.3 多支点传动轴系统扭转振动的主振型的正交性
• 5.3.1 扭转振动的主振型关于转动惯量和刚度的正交性
• 5.3.2 扭转振动的主振型关于阻尼的正交性
• 5.4 多支点传动轴系统扭转振动的角位移
• 5.5 多支点传动轴系统扭转振动的分析
• 5.5.1 扭转振动的主振型的分析
• 5.5.2 扭转振动的频响函数及其测试方法
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文的主要工作和结论
• 6.2 论文的主要创新之处及其意义
• 6.3 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文