直升机尾传动系统的动力学有限元分析研究

论文摘要

直升机以其轻便灵活和空中悬停等优势得到广泛运用,无论是从军用还是民用角度,正受到越来越多的重视,成为世界各国研究的主要课题。在直升机动力传动系统中,尾传动系统是其重要的组成部分。准确预测尾传动系统的振动响应是提高直升机整体性能的关键技术之一。本文首先根据弹性力学理论和有限元分析的基本原理,分析了直升机尾传动系统的结构特点,利用ANSYS中的APDL语言建立直升机尾传动系统主要零部件的参数化有限元模型。在确定结合部的等效动力学参数后,利用ANSYS软件中的线性弹簧单元建立了组合结构的有限元模型。在参数文件中输入系统各参数即可获得直升机尾传动系统的参数化模型。其次,对直升机尾传动系统弯曲振动和扭转振动的固有频率与振型进行了分析,并研究了质量、轴长,段数等参数对其模态的影响。最后,利用ANSYS中的UIDL语言开发了针对直升机尾传动系统参数化建模与模态分析的ANSYS界面。建立了直升机尾传动系统APDL分析程序的专用界面,通过在对话框中输入参数,确定后程序自动读入参数、调用分析程序并进行动力学模态分析计算。这种专用分析程序的开发为直升机尾传动系统的建模和模态分析提供了直观明了的界面,从而提高了设计和分析的效率,也为对其进行静力学、动力学瞬态分析打下基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 直升机传动系统相关技术研究现状
• 1.3 直升机尾传动系统动力学研究方法简介
• 1.3.1 直升机尾传动系统动力学研究的目标与内容
• 1.3.2 直升机尾传动系统振动分析的方法
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 动力学有限元分析方法的研究
• 2.1 引言
• 2.2 有限元法简介
• 2.2.1 有限元法的基本知识
• 2.2.2 结构动力学问题的有限单元法
• 2.3 ANSYS 的动力学分析
• 2.3.1 ANSYS 软件概述
• 2.3.2 ANSYS 计算主要特点
• 2.4 动力学中的模态分析
• 2.4.1 模态分析理论
• 2.4.2 ANSYS 中的模态分析
• 第三章 基于ANSYS 的尾传动系统的参数化建模
• 3.1 引言
• 3.2 ANSYS 建模特点及方法
• 3.2.1 ANSYS 建模特点
• 3.2.2 APDL 参数化建模方法
• 3.3 直升机尾传动系统的结构特点
• 3.3.1 尾传动轴
• 3.3.2 减速器
• 3.3.3 联轴器
• 3.4 基于APDL 的直升机尾传动系统的参数化建模
• 3.4.1 建模的基本思路
• 3.4.2 尾传动轴有限元模型的建立
• 3.4.3 结合部有限元模型的建立
• 3.4.3.1 结合部有限元模拟方法
• 3.4.3.2 联轴器等效模型的建立
• 3.4.3.3 减速器等效模型的建立
• 3.4.4 直升机尾传动系统的整体有限元模型的建立
• 第四章 基于ANSYS 的尾传动系统的模态分析
• 4.1 引言
• 4.2 模态分析准备工作
• 4.3 弯曲模态分析
• 4.3.1 尾斜轴弯曲模态分析
• 4.3.2 水平传动轴弯曲模态分析
• 4.3.3 主要参数对弯曲模态的影响
• 4.3.3.1 质量和惯性矩对弯曲模态的影响
• 4.3.3.2 传动轴长度对弯曲模态的影响
• 4.4 扭转模态分析
• 第五章 尾传动系统的参数化建模与模态分析程序设计
• 5.1 引言
• 5.2 直升机尾传动系统参数化程序的设计
• 5.2.1 参数化分析的含义
• 5.2.2 直升机尾传动系统参数化程序设计中的宏开发
• 5.2.3 直升机尾传动系统参数化程序设计
• 5.3 基于UIDL 语言的图形用户界面的开发
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文的主要工作和结论
• 6.2 需要进一步完成的工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文