多分支齿轮传动在大功率舰船动力传输系统中应用逐渐增多,为实现各支路均载而采用的弹性轴结构则会导致传动系统的固有频率减低,从而使运转过程中发生共振的可能性增加。基于商用有限元软件(Ansys),建立某船用六分支同轴人字齿轮传动系统的有限元模型,在各支撑处保留转动自由度,约束其余自由度,计算了传动系统的前20阶固有频率与振动;针对巡航转速,基于坎贝尔图,分析了系统的共振特性;研究了均载弹性轴刚度对系统固有频率的影响规律,得出了避免传动系统共振发生的弹性轴刚度取值范围,为六分支同轴人字齿轮传动系统的减振设计提供了参考。

为提高分扭传动系统的均载性能和传动稳定性,针对某单输入双输出齿轮分扭传动系统,基于对称、同步变化和随动思想,建立了齿轮分扭传动系统的3种联动中心距误差计算模型,推导了该误差在啮合线上的投影计算公式,研究了基于3种联动中心距误差分配对系统均载和动载荷系数的影响。结果表明,中心距误差对均载系数和动载系数的影响较小;3种不同计算模型下的偏转角对系统均载系数和动载系数影响较大,尤其是同步变化和随动变化模式。从计算结果来看,采用对称变化的误差分布模型,误差有较大的选择分布空间,可采用该种误差分布模式获得圆柱齿轮分扭传动系统的良好动态性能。

为进一步掌握误差与分扭传动系统均载性能间的关系,针对单输入双输出齿轮分扭传动系统,建立了静力学模型和方程,研究了误差间交互作用对系统静力学均载系数的影响,并开展了基于交互作用的正交试验参数匹配分析。结果表明,部分齿侧间隙间存在交互作用;任意两中心距误差间均存在交互作用;通过基于交互作用的参数匹配分析,可获得有助于改善系统均载性能的误差最优组合方式。

以某航空发动机人字齿分扭传动减速器为研究对象,基于有限单元节点法建立考虑轴、齿轮转子陀螺效应、轴承支撑、系统阻尼及齿轮啮合作用的人字齿分扭传动系统动力学模型,计算人字齿时变啮合刚度,根据实测齿面计算出静态传递误差。根据建立的系统动力学方程,按振动理论方法计算得到轮系典型模态,经试验测试验证了计算模态的正确性;利用NewMark法对系统的时域及频域响应进行仿真计算,计算得到的系统时域响应收敛且存在调制现象,频域分析中存在啮合频率的次频、倍频与轴频。计算结果均与试验结果基本相符。研究工作为航空齿轮传动动态性能分析提供了有参考价值的方法。