弧齿锥齿轮传动系统动态特性研究

基于集中质量法建立了弧齿锥齿轮8自由度弯-轴-扭三维空间动力学模型。模型中考虑了啮合刚度的时变性、几何传递误差的非线性、齿轮副间隙及轴承刚度的非线性。利用齿面接触分析与齿面承载接触分析求出几何传递误差与轮齿综合啮合刚度,利用轴承变形理论求出系统非线性支承刚度,使用Runge-Kutta法对传动系统进行动态响应求解,并研究了这些因素对弧齿锥齿轮振动的影响。结果表明:几何传递误差是影响齿轮振动的最主要因素,由啮合刚度变化引起的一系列振动受转速与负载的影响较大。

考虑误差的行星齿轮啮合力仿真

传统的计算行星齿轮并啮合力的方法没有考虑各部件的弹性和误差,因此计算出来的结果与实际有较大误差,影响传动的承载能力。针对上述情况,采用了刚柔混合建模的方法,并考虑各构件的误差及变形,实现模型与实际情况的相符。根据系统参数在PRO/E中建立几何模型,利用无缝接口Mech/pro将模型导入ADAMS,并在ADAMS中进行啮合力仿真,将啮合力与理想情况进行对比,也对啮合力进行了概率分析,得到可信的啮合力的概率密度,为后续的疲劳、寿命分析打下基础,证明了模型的正确性。

齿轮基本参数对内啮合效率影响的研究

齿轮基本参数的确定在齿轮设计中具有非常重要的意义。传统的齿轮机构设计以满足强度和寿命理论为原则,忽略了齿轮参数对内啮合效率的影响。对渐开线直齿圆柱齿轮内啮合齿廓啮合过程进行分析,推导出内啮合效率的计算公式,并在此基础上利用MATLAB编程研究齿轮基本参数对内啮合效率的影响。为内啮合齿轮传动机构设计中基本参数的选择提供参考依据。

包带装置轴向连接刚度计算与分析

提出了一种包带连接刚度计算方法,在考虑对接框变形基础上,增加了包带装置(CBD)夹块变形的影响,并通过有限元计算结果对数值计算结果进行修正,通过开展试验对该方法进行验证,将该方法计算得到结果与试验结果进行对比,计算偏差为3.1%,验证了该方法的正确性。基于该方法,对夹块变形对包带连接刚度的影响进行分析,研究表明:对接框变形是影响包带连接刚度的最主要因素,但考虑夹块变形影响可以提高计算准确度;进一步对工程中通过提高包带预紧力来提高包带连接刚度的做法进行定量分析,算例结果表明提高包带预紧力对提高包带连接刚度具有明显非线性特性:包带预紧力增加10%以内,包带连接刚度同等比例增加;包带预紧力增加10%~30%,包带连接刚度只增加10%~20%左右;包带预紧力增加超过30%后,再增加预紧力则不能提高包带连接刚度。

温度变化对包带装置预紧力影响分析与验证

为研究温度变化对包带装置(CBD)预紧力的影响,提出包带装置温度影响系数计算方法:解析法和基于ABAQUS软件的仿真计算方法,并通过包带装置温度试验对提出的方法进行校验。结果表明:由解析法得到的结果与试验值偏差在5%以内;由仿真计算得到的结果与试验值偏差在15%左右,针对这一偏差,通过将仿真计算结果乘以1.15倍修正系数来对仿真计算方法进行修正。将研究结果应用于包带装置预紧力计算,在传统的包带装置预紧力计算公式中增加温度补偿项,提出了含温度影响的包带装置预紧力计算公式,可保证在最低温度环境下,包带装置预紧力仍然可以满足星箭力学承载要求、星箭连接要求;本文也提出在最高温度环境下,包带装置预紧力达到最大值,这为包带装置强度校核提供计算依据。

超高强度钢条带设计与制造技术

为了满足重型卫星发射要求,需要研制具有高承载能力的条带。以Φ937 mm接口包带装置为例,采用18Ni马氏体时效钢开展条带设计,条带制造过程中对热处理工艺、表面抛光工艺进行研究:条带的屈服强度达到1 723 MPa,使包带装置承载能力提高了一倍;条带表面粗糙度达到0.4,满足包带装置使用要求。通过静力试验及分离试验对产品进行了考核,结果表明18Ni马氏体时效钢条带满足设计要求。

基于蒙特卡洛法的卫星分离姿态计算方法

为了计算以弹簧作为分离动力源的卫星在星箭分离时刻的分离姿态,建立了六自由度动力学方程,并采用龙格库塔法求解了该方程,算例结果表明:通过该方法计算得到的分离角速度与ADAMS仿真计算结果相比,最大偏差小于0.77%。基于以上研究,针对卫星、弹簧装置多个设计偏差对卫星分离姿态的影响,提出基于蒙特卡洛法的卫星分离姿态分析方法。飞行试验结果表明,由该方法得到的分离角速度与常规保守算法相比,计算精度提高35%左右,解决了工程中由于采用将各个偏差取最大值进行保守计算而导致计算结果偏差较大的问题,可为卫星设计、弹簧装置设计提供参考。

能量可调式小型化星箭弹簧分离装置结构设计及研究

弹簧分离装置是星箭分离系统的重要组成部分,其性能直接影响星箭分离速度、分离姿态、分离安全性。针对2015年用长征-6火箭的＂一箭二十星＂发射小型化、轻量化和分离姿态可控的要求,我们提出了一种工作输出能量可调式小型化星箭弹簧分离装置,相比于常规弹簧分离装置,其质量减轻30%以上,高度降低40%以上,安装空间节省50%以上。针对卫星质心偏移问题,通过调节弹簧行程,可有效调节卫星分离姿态。

微纳卫星标准接口连接分离机构技术研究

微纳卫星通常是指质量小于100kg、具有实际使用功能的卫星。随着航天型号产品的日益增多，小型化、轻型化的卫星平台是未来发展的一大趋势。随着高新技术发展和需求的推动，微纳卫星以体积小、功耗低、开发周期短，可编队组网，以更低的成本完成很多复杂的空间任务的优势，在科研、国防和商用等领域发挥着重要作用。

基于遗传算法的弧齿锥齿轮动态特性优化设计

基于集中质量法建立了弧齿锥齿轮八自由度弯-轴-扭三维空间动力学模型,在模型中考虑了啮合刚度的时变性、几何传动误差的非线性、齿面侧隙以及支承刚度的非线性.采用Runge-Kutta法对传动系统动态响应进行求解.在此基础上,以啮合周期内动态特性指标——振动加速度均方根作为优化目标函数,使用遗传算法对局部综合法中的齿面控制参数进行优化.在对设计参数进行优化的同时也获得了齿轮副最优加工参数.最终以齿面修形的方式实现了航空弧齿锥齿轮动态特性优化,减小了齿轮传动系统的振动与噪声.