摘要
直升机广泛应用于军事打击、治安消防、医疗救护以及通讯联络等关乎国计民生的重要领域，发挥着显著且不可替代的巨大作用。直升机主减速器作为传动系统的主体，是直升机系统的关键核心装置，其构造复杂，包含齿轮类型多样，决定了直升机的飞航性能。随着直升机主减速器朝着高速、重载、轻量化发展，为减轻质量，提高功重比，往往采用大柔性结构，极易产生振动过大等问题，而过大的振动反过来会在非常短的时间内引起结构疲劳与损伤，造成机毁人亡的重大事故，并带来不可估量的损失。因此，工程人员在设计之初就必须重视主减速器经受疲劳损伤的程度，将振动限制在可接受范围之内，保证主减速器正常运行。 以某型直升机主减速器传动系统为研究对象，建立柔性多体系统动力学模型，分析动力学响应特性，基于应力寿命法对关键部件振动限制值进行分析计算，建立振动响应与疲劳寿命相互关系，实现振动限制值的合理预估。主要研究内容如下： ①基于模型缩聚理论建立机匣子结构与轴系子结构超单元模型；提出异型机匣模型精度评价标准，通过试验模态-有限元模态-超单元模态相互对比验证模型精度；结合某型直升机主减速器实际参数，分析系统耦合连接关系，通过力元及约束耦合各子结构超单元模型，基于SIMPACK仿真平台构建直升机主减系统多柔体耦合动力学模型。 ②建立直升机主减速器振动特性试验平台，开展振动响应试验研究，验证动力学模型的可靠性；基于时/频分析方法研究系统动力学特性，选取输入轴轴承节点、行星架轴轴承节点与尾输出轴轴承节点为拾振位置，对比分析未耦合机匣的齿轮转子系统模型与耦合机匣后整体系统模型的振动响应；基于谐响应分析方法，研究结构柔性对系统固有频率、振动位移、齿轮接触应力以及振动加速度的影响规律。 ③通过材料参数在fe-safe中拟合得到部件材料S-N曲线；基于模态应力恢复法计算主功率流位置高速级输入锥齿轮轴、中间级双联锥齿轮轴与低速级行星架输出轴三处关键部件动应力响应；在变负载工况下基于Miner法则建立各部件动应力-疲劳寿命-振动响应相互关系，从结构寿命的角度实现限制值的合理预估，为直升机传动系统高可靠动力学设计提供理论依据及工程指导。
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