基于多体动力学直升机双线摆桨毂吸振器的研究

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringAnalysisofHelicopterHubMountedBifilarPendulumAbsorberUsingMultibodyDynamicsAThesisinFlightVehicleDesignbyXiaoleiLiuAdvisedbyYongLiuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsf

2、ortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2012承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用

3、本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要直升机双线摆式桨毂吸振器，能够吸收桨毂平面内纵、横向激振力，有效降低机体的振动水平，在工程中得到了广泛的应用。本文利用多体系统动力学方法，采用拉格朗日乘子引入连接销的位移约束和转动约束。建立了圆曲线路径、摆线路径和抛物线路径三种双线摆构型的双线摆式吸振器非线性动力学模型。推导了双线摆吸振器与旋翼、机体耦合的非线性动力学方程；并变换到状态空间方程和结构动力学方程，采用Runge-Kutta法和Newmark法进行时域响应直接数值积分，通过Fourier变换，分析吸振器的频域特性

4、。本文计算结果与“黑鹰”直升机数据吻合良好，验证了本文模型和方法的有效性。本文对圆曲线路径、摆线路径和抛物线路径三种构型的双线摆式吸振器的非线性动力学特性进行了深入的对比研究，分析了调谐质量、调谐、阻尼以及机体阻抗特性等设计参数对吸振器非线性特性及吸振性能的影响。通过数值计算刻画了不同构型双线摆在激振力增大以及大摆角下的非线性特性，包括刚度软化与硬化、跳跃分岔和同谐失调。分析了这些非线性特性对吸振器吸振性能及工作稳定性系带来的有利和不利影响。证明了采用摆线和抛物线路径的双线摆吸振器在更大的吸振范围内仍然保持了良好的、稳定的吸振能力，

5、优于传统的圆曲线路径双线摆。关键词：直升机，吸振，双线摆吸振器，摆线路径，残余力，多体动力学，非线性动力学I基于多体系统动力学的直升机双线摆桨毂吸振器研究AbstractCentrifugalBifilarPendulumAbsorberisahubmountedvibrationreductiondeviceusedoncertainhelicopters.Asinstalledintheplaneofrotation,itcanbeself-tunedwiththerotorspeed.Inmanyengineeringprac

6、tice,theCentrifugalBifilarPendulumAbsorberisprovedtobehighlyeffectiveineliminatinglateralandlongitudinalexcitationforceintherotatingplane.ThispaperdealwiththemodelingofCentrifugalBifilarPendulumAbsorberusingnonlinearmultibodydynamics.Theconfigurationofdynamicmassmotion

7、pathisintroducedas:circularpath,cycloidpathandgeneralpath.Thedynamicformulationisdevelopedwithintheframeworkofnonlinearthen,Runge-KuttaandNewmarkalgorithmisusedintimeintegrationofdynamicformulationsmentionedabove.Thefrequencycharacteristicsisalsoanalysizedbytransformin

8、gtimesolutionfrequencydomainusingFourierTransformmethod.Theintrinsicparameterssuchas:dynamicmass,tuning,damping,which