一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法与流程

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1.本发明属于机械结构技术领域，具体涉及一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法。

背景技术：

2.直升机传动系统用齿轮或齿圈具有强度高、重量轻、振动要求小、安全性高的特点。当前直升机传动系统用齿轮或齿圈均为钢制，多为一体锻件或棒料加工制成或多段金属进行焊接后再进行加工。为了保证运转安全，常采用较大的安全系数；运转速度较高的齿轮，为了保证齿轮运转平稳，通常会对齿轮进行静平衡或动平衡处理。
3.对齿轮或齿圈进行静平衡或动平衡虽然能保证齿轮自身运转平衡，但对于其所在的传动系统或整架飞机，齿轮或齿圈运转产生的工作振动容易与传动系统或整机上其他部件的振动频率相同或相近，造成共振现象，且大型齿圈类零件进行动平衡调整难度较大。

技术实现要素：

4.本发明的目的：提出一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法，用于解决齿轮或齿圈运转产生的工作振动容易与传动系统或整机上其他部件的振动频率相同或相近，造成共振现象的问题。
5.本发明的技术方案
6.一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法，利用齿轮或齿圈三维模型和有限元，计算出齿轮或齿圈前4阶模态频率，根据齿轮结构在齿轮静平衡或动平衡时对齿轮或齿圈开槽，在开槽处安装减振环或减振块，随后进行模态测试，通过调整减振环或减振块使工作振动相对减小。
7.进一步，所述的方法具体步骤为：
8.步骤一、确定直升机传动系统和整机振动频率；
9.步骤二、利用三维模型和有限元，计算出齿轮或齿圈前4阶模态频率，并判断计算结果与直升机传动系统和整机振动频率是否相同或相近；
10.步骤三、根据频率判断结果和齿轮齿圈结构选取开槽位置；
11.步骤四、根据齿轮或齿圈结构，设计减振环或减振块；
12.步骤五、选取减振环或减振块材料；
13.步骤六、在齿轮或齿圈三维模型的开槽位置安装减振环或减振块后，重新进行模态分析；
14.步骤七、如模态分析频率未达到要求，重新进行步骤三～步骤六，如模态分析频率达到要求，进行步骤八；
15.步骤八、模态分析频率达到要求后，进行齿轮或齿圈以及减振环或减振块加工试制；
16.步骤九、将减振环或减振块装至齿轮或齿圈上，对装配减振环或减振块后的齿轮
或齿圈进行模态测试，验证工作振动降低情况；
17.步骤十、齿轮或齿圈进行静平衡或动平衡，静平衡或动平衡过程中，通过调整减振环或减振块重量，使齿轮或齿圈工作振动相对减小。
18.进一步，步骤二中，利用catia/ug建模软件对齿轮或齿圈进行建模，本步骤是为了后续步骤七中模态分析频率未达到要求需进行重复选取开槽位置时，可对齿轮或齿圈的三维模型进行局部调整，再进行有限元分析，避免重复建模造成工作重复。
19.进一步，步骤三中，根据齿轮结构在齿轮静平衡或动平衡前，对齿轮辐板、齿圈内外径或齿轮减重孔处进行开槽处理。本步骤是为了齿轮或齿圈在静平衡或动平衡时，可以在在减振环或减振块上进行去除重量工作，以达到静平衡或动平衡目的，可避免因平衡再加工齿轮或齿圈基体，减少齿轮或齿圈加工异常风险。
20.进一步，步骤五种，选取与齿轮或齿圈相同或相近材料作为减振环或减振的加工材料。本步骤是为了保证减振环或减振块随长期运转后仍能与齿轮或齿圈有较好的配合，并能减少齿轮或齿圈的电化学腐蚀。
21.进一步，步骤七中，如模态分析频率未达到要求，重新进行步骤三～步骤六，即更改齿轮或齿圈的三维模型开槽位置，重新制作减振环或减振块三维模型并装配到齿轮或齿圈的三维模型，重新进行模态分析验证。
22.进一步，步骤八中，减振环或减振块的数量根据齿轮或齿圈的加工试制情况进行调整。本步骤是为了保证齿轮或齿圈加工进度的同时，避免因模态测试调整开槽位置，而使已加工的减振环或减振块无法装配造成浪费。
23.进一步，步骤九中，用ansys有限元方法进行模态测试，验证工作振动降低情况。本步骤是为了验证有限元分析结果和齿轮、齿圈实物模态测试的结果一致性，并为后续齿轮和齿圈实物批量加工提供模态测试结果参考。
24.进一步，开槽表面粗糙度为ra1.6。本步骤是为了保证减振环或减振块在多次拆装，或是更换新品减振环或减振块情况下仍能和开槽位置有较好的配合性，保证齿轮或齿圈有较好的可修复性。
25.本发明的有益效果：
26.通过本发明的方法可以使齿轮或齿圈在不改变原有结构的情况下降低有害工作振动，且不会额外增加齿轮或齿圈重量，且具有重复操作性，可根据每次调整的模态测试结果反复进行改进，以达到降低有害工作振动的效果最佳。减振环和减振块可用于静平衡或动平衡去除重量，且平衡失败或修理时可更换减振环或减振块，使大型齿轮或齿圈类零件静平衡、动平衡调整及维修的难度降低。
附图说明
27.图1是本发明方法流程图；
28.图2是实施例二中锥齿轮开槽示意图；
29.图3是实施例二中减振环示意图；
30.图4是实施例二中锥齿轮的开槽位置安装减振环示意图。
具体实施方式
31.为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
32.实施例一：图1为本发明提供的降低齿轮或齿圈工作振动的方法流程的一个实施例的示意图。具体实施方式如下：
33.(1)收集直升机传动系统和整机的振动频率。
34.(2)根据直升机传动系统齿轮或齿圈相关零件设计参数，利用catia/ug等建模软件进行建模，并导出为igs、stp或prt格式，以备后续模态分析使用。用ansys有限元方法对齿轮或齿圈三维模型进行模态分析，得出前4阶模态频率。
35.(3)根据模态分析，判定与传动系统或整机较近的振动频率。对齿轮或齿圈的三维数模进行修改，选取齿轮辐板、齿圈内外径或齿轮减重孔处进行开槽，优先选取直径最大的环形槽。如环形槽不具备加工条件，可选用同意分度圆上多点均匀分布条形槽或扇形槽。
36.(4)根据开槽尺寸，设计制作减振环或减振块三维模型。
37.(5)选取减振环或减振块材料，可根据实际材料库存情况选取多种材料。
38.(6)将减振环或减振块三维模型装配至齿轮或齿圈三维模型中，用ansys有限元方法进行模态分析验证工作振动降低情况。
39.(7)如模态分析频率未达到要求，更改齿轮或齿圈的三维模型开槽位置，重新制作减振环或减振块三维模型并装配到齿轮或齿圈的三维模型，重新进行模态分析验证。
40.(8)对完成模态分析的齿轮或齿圈和减振环或减振块进行加工试制。
41.(9)将减振环或减振块装至齿轮或齿圈上，进行模态测试，验证工作振动降低情况。
42.(10)按齿轮或齿圈设计要求进行静平衡或动平衡，可在减振环或减振块上去除材料完成平衡。
43.实施例二
44.某直升机传动系统用锥齿轮，在工作转速420r/min下，可能会出现有害振动，为规避该振动的影响，对该锥齿轮进行改制。
45.对现有锥齿轮模型进行模态分析，并选定开槽位置在齿轮轮缘位置，选用减振环的材料为与锥齿轮相近的钢丝材料。进行模态分析验证工作振动已远离有害振动频率。图2为齿轮开槽设计与减振环设计图样，减振环设计开口，便于安装。
46.在已制品锥齿轮上补充加工减振环安装槽，安装槽表面粗糙度为ra1.6。改制后齿轮按设计图样要求进行相应补充表面处理。
47.设计装配减振环，装配完成后，进行前4阶模态频率测试。测试完成后，按设计图样要求进行静平衡去重。

技术特征：

1.一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法，其特征在于，利用齿轮或齿圈三维模型和有限元，计算出齿轮或齿圈前4阶模态频率，根据齿轮结构在齿轮静平衡或动平衡时对齿轮或齿圈开槽，在开槽处安装减振环或减振块，随后进行模态测试，通过调整减振环或减振块使工作振动相对减小。2.根据权利要求1所述的一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法，其特征在于，所述的方法具体步骤为：步骤一、确定直升机传动系统和整机振动频率；步骤二、利用三维模型和有限元，计算出齿轮或齿圈前4阶模态频率，并判断计算结果与直升机传动系统和整机振动频率是否相同或相近；步骤三、根据频率判断结果和齿轮齿圈结构选取开槽位置；步骤四、根据齿轮或齿圈结构，设计减振环或减振块；步骤五、选取减振环或减振块材料；步骤六、在齿轮或齿圈三维模型的开槽位置安装减振环或减振块后，重新进行模态分析；步骤七、如模态分析频率未达到要求，重新进行步骤三～步骤六，如模态分析频率达到要求，进行步骤八；步骤八、模态分析频率达到要求后，进行齿轮或齿圈以及减振环或减振块加工试制；步骤九、将减振环或减振块装至齿轮或齿圈上，对装配减振环或减振块后的齿轮或齿圈进行模态测试，验证工作振动降低情况；步骤十、齿轮或齿圈进行静平衡或动平衡，静平衡或动平衡过程中，通过调整减振环或减振块重量，使齿轮或齿圈工作振动相对减小。3.根据权利要求2所述的一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法，其特征在于，步骤二中，利用catia/ug建模软件对齿轮或齿圈进行建模。4.根据权利要求2所述的一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法，其特征在于，步骤三中，根据齿轮结构在齿轮静平衡或动平衡前，对齿轮辐板、齿圈内外径或齿轮减重孔处进行开槽处理。5.根据权利要求2所述的一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法，其特征在于，步骤五种，选取与齿轮或齿圈相同或相近材料作为减振环或减振的加工材料。6.根据权利要求2所述的一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法，其特征在于，步骤七中，如模态分析频率未达到要求，重新进行步骤三～步骤六，即更改齿轮或齿圈的三维模型开槽位置，重新制作减振环或减振块三维模型并装配到齿轮或齿圈的三维模型，重新进行模态分析验证。7.根据权利要求2所述的一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法，其特征在于，步骤八中，减振环或减振块的数量根据齿轮或齿圈的加工试制情况进行调整。8.根据权利要求2所述的一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法，其特征在于，步骤九中，用ansys有限元方法进行模态测试，验证工作振动降低情况。9.根据权利要求2所述的一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法，其特征在于，开槽表面粗糙度为ra1.6。

技术总结

本发明属于机械结构技术领域，具体涉及一种降低直升机传动系统齿轮工作振动的方法，本方法利用齿轮或齿圈三维模型和有限元计算得出前4阶模态频率，根据齿轮结构在齿轮静平衡或动平衡前对齿轮辐板、齿圈内外径或齿轮减重孔处进行开槽，在开槽处安装减振环或减振块，随后进行模态测试。通过调整减振环或减振块使工作振动相对减小，并能提高大型齿轮的工艺性及维护性。本发明方法可以使齿轮或齿圈在不改变原有结构的情况下降低有害工作振动，且不会额外增加齿轮或齿圈重量，且具有重复操作性，可根据每次调整的模态测试结果反复进行改进，以达到降低有害工作振动的最佳效果。以达到降低有害工作振动的最佳效果。以达到降低有害工作振动的最佳效果。