小型涡喷发动机减速器齿轮啮合疲劳分析.pdf

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1、第50卷第1l期Vol50NolI农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUmMENT＆VEHICLEENGINEERING2012年11月November2012doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2012．11．007小型涡喷发动机减速器齿轮啮合疲劳分析裴少俊1，姜年朝1,2，宋军1，唐军军1(1．210016江苏省南京市中国人民解放军总参六十所；2．210016扛苏省南京市南京航空航天大学航空宇航学院)[摘要】建立泉无人机甩小型涡喷发动机减速嚣齿轮三雏有限元模型，把发动机主轴的栽荷谱转化为齿轮戴荷

2、谱，基于接触分析模型．得到一个啮合周期下的应力变化，应用s—，v曲线．估计了试发动机减速嚣齿轮啮夸疲劳寿命。这种基于有限元分析的齿轮啮合疲劳分析．为谊齿轮副优化设计提供理论依据．也为其它齿轮的疲劳分析提供借鉴。[关键词】疲劳分析；啮合齿轮；减速器；三维有限元模型[中田分类号]Tm6，V214．1【文献标志码】A[文章编号]1673—3142(2012)11-0025—03TheFatigueAnalysisaboutMeshingGearsofSmallSizeTurbineEngine'sGearboxPEIShao-junl，

3、JIANGNian—zhao‘一．SONGJun‘．TANGJun--jUS‘(1．TheSixtiethInstituteoftheHeadquartersoftheGeneral．NanjingCity．JiangsuProvince210016，China；2．CoHegeofAerospaceEngineefing，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，NanjingCity，JiangsuProvince210016，China)[Abstract】Thethree—di

4、mensionalfiniteelementmodelaboutgearsofmini-typemrblneengine'sgearboxhasbeenestablishedbasedonANSYS．WiththeS-NCUlveandCOntactelement．thevariationofstressesofmeshcycleandthefatiguelifeofmeshinggearhavebeencalclIlatod．ThemethodbasedonFEAprovidedatheorytodesignandanalvis

5、forgnart；itisalsousedtocomputethefatiguelifeforothergears．[Keywords]fatigueanalyfis；meshinggear；gearbox；three-dimensionalfiniteelementmodel0引言某无人机用涡喷发动机减速器齿轮系由4个齿轮组成，电机齿轮与小齿轮配对．大齿轮与主传动齿轮配对，小齿轮与大齿轮共轴．主传动齿轮与发动机主轴共轴，如图1所示。小齿轮邑机出轮圈1蕞避舞齿轮示纛田F嘧1Themeshinggearofgearbox齿轮通过啮合

6、来进行载荷传递，齿轮每转一圈，则齿上应力就循环一次。因此。疲劳是齿轮设计主要考虑的因素之--E11“。本文根据发动机主轴转速得到主轴载荷谱：l

7、芟稿日期：2012—07—30修回日期：2012-08—13根据齿轮传动比，转换成各个齿轮的载荷谱；基于非线性有限元接触分析模型口一]．在一个啮合周期内，在一定转矩和转速下，对该齿轮副进行了连续动态啮合过程的仿真．得到在一个工况下的啮合周期内最容易发生疲劳处的节点应力变化曲线：根据不同工作载荷下啮合齿上的应力水平及对应的材料S-N曲线，计算该载荷下齿轮的可循环次数．然后根据Miner线性损

8、伤累计法则．即可对其寿命进行预计。计算步骤如下。1)统计确定飞机一次任务中齿轮的工作载荷级数。包括载荷、循环次数等；2)确定材料的疲劳性能参数。包括疲劳极限、s一Ⅳ曲线等：3)通过静强度计算获得不同载荷下齿轮上的应力水平，包括最大应力、最小应力、应力比等参数：4)根据计算得到的齿轮上应力由S—Ⅳ曲线得到对应载荷下的循环次数．采用Miner线性损伤累计法则【5】，计算得到各级载荷造成的损伤．对所有损伤求和，最终得到齿轮的疲劳寿命估计值。农业装备与车辆工程2012芷1载荷谱设计该发动机工作过程分为启动阶段和工作阶段。启动阶段主轴的转速

9、从0r／min上升到怠速32000r／min，此时燃烧室点火，涡轮做功。一般来说。启动阶段的时问不超过15s。当发动机主轴达到怠速状态，发动机开始工作，此时反过来带动起发电机开始发电。此后主轴转速谱如图2所示。根据图2．结合启动阶段，得到发动机主轴