基于载荷谱的航空发动机传动齿轮疲劳寿命研究

【类型】学位论文

【作者】尹土邦 

【关键词】 齿轮 动力学仿真 载荷谱 有限元 疲劳寿命

【摘要】航空发动机附件传动系统是航空发动机正常运行的关键,其主要失效形式为疲劳失效,因此对航空发动机附件传动系统疲劳寿命的研究具有重要意义。本文以航空发动机附件齿轮传动系统为研究对象,通过动力学仿真,疲劳统计分析建立了疲劳载荷谱,通过有限元方法、疲劳寿命仿真方法研究了传动齿轮疲劳寿命预测方法。运用三维造型软件Pro/E,通过参数化建模方法,实现了齿轮的快速造型,建立了齿轮传动系统的实体模型。将实体模型导入到ADAMS中,建立了齿轮传动系统的虚拟样机模型,对齿轮传动系统在高转速、大扭矩工况下的齿轮啮合过程进行了仿真分析,得到各级齿轮的动态啮合力,并研究了啮合力的大小及变化规律,实现了齿轮动态啮合力的计算模拟,为齿轮寿命分析提供了准确的载荷数据。对疲劳载荷数据进行统计处理,采用概率统计的方法对仿真载荷数据进行统计计数、累积频次的合成、载荷分级与各级循环次数的统计计算,得到了雨流统计直方图。用简单的形式描述了典型工况下的原始仿真载荷,实现了载荷谱的规范化处理。建立了齿轮有限元分析简化模型,以名义应力法为基础对齿轮进行疲劳寿命仿真分析。通过对齿轮模型的有限元分析,得到轮齿的弯曲应力分布,确定了齿轮弯曲疲劳的危险部位。基于齿轮的有限元分析结果,结合齿轮疲劳载荷谱及齿轮材料的疲劳特性,利用疲劳仿真分析软件Designlife对传动齿轮进行寿命仿真分析,得到了给定工况下的齿轮疲劳寿命,实现了传动齿轮疲劳寿命的预测。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】沈阳航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】武丽梅

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