摘要
随着机械设计理论的发展，航空直升机传动装置技术正向着高承载、高可靠性及高功率密度的方向发展，采用行星轮多分支传动系统已经成为重要的发展趋势。本文以行星轮多分支传动系统为研究对象，针对系统的均载特性与非线性分岔特性进行研究，揭示其规律，为进一步提高新型航空直升机动力传输装置的功重比、延长工作寿命以及保证工作可靠性方面提供重要的理论依据和工程应用支持。 为研究行星多分支传动系统的均载特性，通过傅里叶级数将刚度展开成时变啮合刚度，将系统各构件的支撑间隙和内、外齿轮副间的齿侧间隙通过间隙函数简化为线性三段式引入到模型中，基于集中参数理论，在考虑了制造误差、安装误差以及系统的陀螺效应等因素的基础上，采用浮动式机构，建立了单级(两级)行星多分支传动系统的动态均载微分方程，采用Runge-Kutta数值方法进行求解，建立了不同行星轮数下间隙激励、误差激励、刚度激励及负载扭矩外部激励与系统均载特性的关系。研究发现齿侧间隙及支撑间隙会对系统的均载特性起到补偿作用，抵消部分由于误差及行星轮数引起的不均载现象，提高系统的均载特性，但齿侧间隙会严重影响系统的动载特性，会加剧系统的振动；小扭矩时，系统对间隙敏感程度高，可以有效缓解误差所引起的分配不均问题，随着扭矩增大，误差激励受到抑制，均载性能提高；误差是导致系统不均载的主要影响因素，均载系数与制造误差近似呈线性上升趋势；系统在完全浮动转态及刚性支撑状态下，支撑刚度影响程度较小，在半浮动状态下时，支撑刚度影响很大，均载系数会快速上升，均载特性变差。 为研究行星多分支传动系统的非线性分岔特性，通过傅里叶级数将刚度展开成时变啮合刚度，通过内、外齿轮副的啮合关系计算出扭转方向的时变摩擦力臂，通过间隙线性分段函数将齿侧间隙和支撑间引入模型中，基于集中参数理论，建立了齿轮副、单级(两级)行星多分支非线性动力学模型，采用变步长Runge-Kutta数值方法进行求解，不仅建立了无量纲转速、无量纲齿侧间隙和无量纲支撑间隙等参数与系统非线性分岔特性的关系，还研究了齿面摩擦和行星轮数对系统分岔特性的影响规律。研究发现随着无量纲转速的增加，在共振区域内由共振引起的混沌运动表现明显，在远离共振区域内系统处于稳定运动状态，随着摩擦因数的增大，在一定程度上加剧系统的振动及噪音，但由于摩擦消耗系统能量，使得混沌区域宽度越来越窄，系统振动受到抑制；无齿面摩擦时，小齿侧间隙对系统的运动状态影响很小，不会引起系统的混沌运动，可以为系统的安装及润滑提供一定空间，随着齿侧间隙的增大使得系统出现强非线性振动，使得系统处于混乱振动状态，随着摩擦因数的增大，齿面摩擦会消耗系统的能量，混沌区域逐渐减小，最终回归到稳定周期运动状态；太阳轮支撑间隙对啮合线振动位移影响很微弱。
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