弹性支承下弧齿锥齿轮实验台设计及其动态特性分析.pdf

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1、弹性支承下弧齿锥齿轮实验台设计及其动态特性分析术口苏雯口袁茹口王三民西北工业大学机电学院西安710072摘要：现代航空发动机大多采用弹性支承，为了掌握弹性支承对弧齿锥齿轮传动的动态特性影响规律，需要开展弹性支承下弧齿锥齿轮的实验研究。设计并搭建了弧齿锥齿轮实验台，采用挠性套筒与刚性套筒相结合实现弹性支承刚度的连续变化．避免了拆卸转子造成的锥齿轮副安装位置的变化。建立了弹性支承下弧齿锥齿轮实验台的振动方程，并对齿轮副啮合刚度进行了数值计算，获得了啮合刚度的回归公式。针对不同外激励频率和支承刚度，计算了齿轮轴心振动位移和振动速度．得出在w=

2、2300Hz时主动齿轮振动最大的结论，为进一步的实验研究奠定了基础。关键词：弹性支承弧齿锥齿轮支承刚度啮合刚度外激励频率中图分类号：TH132．41文献标识码：A文章编号：1000—4998(2012)05—0005—03Abstract：Nowadaysmoreandmoreaero-enginedrivesystemsuseelasticsupports，inordertoanalyzethedynamiccharacteristicofthespiralbevelgeardrivesystemwithelasticsupport，

3、theexperimentalstudyisnecessary．Inthispaper，aspiralbevelgeartest—bedisdesignedandbuilt，whichutilizeselasticsleeveandrigidsleevetoachievethecontinuouschangesofthesupportstiffnesswithnoneedofdisassemblingtherotorandavoidthelocationshiftofspiralbevelgear．Thevibrationequatio

4、nsoftest—bedforspiralbevelgearswithelasticsupportareestablished，andthengearmeshingstiffnessisnumericallycalculatedandfittedasaregressionformula．Withdifferentexcitationfrequenciesandsupportstiffness，thegearaxisdisplacementandvibrationvelocityiscalculated，whichshowsthatlar

5、gestvibrationofthegearOCCU~whenW=2300Hzandgivesafound~ionforfurtherexperimentalstudies．KeyWords：ElasticSupportsSpiralBevelGearSupportStifnessMeshingStifnessExternalExcitationFrequency在航空发动机、直升机、船舶等传动系统中．转子系统的工作转速通常很高I1]，为了降低高转速对振动和稳定性的影响，越来越多采用弹性支承E23，这样做可以降低转子系统的固有频率．使系

6、统尽快越过一阶临界转速，稳定在一阶与二阶临界转速之间工作，而且可以降低振动加速度以及振动幅值。近年来，弹性支承下的弧齿锥齿轮耦合转子系统理论分析工作比较多_3，但是相关的实验验证工作开展得比较少，为了验证特定场合下弧齿锥齿轮传动系统的可行性或者振动分析理论的正确性．需要弧齿锥齿轮耦合传动机构的模拟实验台。本文针对新型开发的弧齿锥齿轮耦合系统振动分析实验台进行研究．计算了弧齿锥齿轮啮合刚度，分析了外激励频率和支承▲图1实验台不意图1刚度等参数对齿轮副动态特性的影响。支承组件、弹性支承组件、弧齿锥齿轮组、负载组成。数据采集系统由电涡流传感器

7、、加速度传感器、数据采集1弧齿锥齿轮实验台的设计仪、计算机组成。电涡流传感器用来测试转子的涡动轨1．1实验台组成迹和转子的振动响应，加速度传感器用来测试转子的弹性支承弧齿锥齿轮实验台见图1。传动系统由振动加速度。电动机、V带、主动轴、从动轴、变转动惯量组件、刚性动力由电动机通过V带传至主动转子系统，V带具有减振作用，用来减小电动机的振动对主动转子系国家863高技术研究发展计划(编号：2009AA04Z404)收稿日期：2011年11月统的影响．主动转子系统通过一对弧齿锥齿轮驱动被机械制造50卷第573期2012／5动转子系统，磁粉制动器

8、提供负载。1．2弹性支承设计弹性支承结构如图2所示．挠性套筒为鼠笼式的薄壁外螺纹套筒，末端由螺钉固定在支承座上，圆柱面内部安装轴承。刚性套筒为内螺纹套筒．刚性套筒的内螺纹与挠性套筒的外螺纹相配分析做基础合。