專利名稱：試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及直升機傳動系統(tǒng)主減速器靜力試驗領域，具體而言，涉及一種試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法。
背景技術：
傳動系統(tǒng)主減速器是直升機的關鍵傳動部件，其功能是將兩臺發(fā)動機的動力并車、減速后傳輸給旋翼和尾傳動軸，并將旋翼的氣動載荷傳遞給機身，同時驅動液壓泵、交流發(fā)電機等直升機附件。根據(jù)GJB720-1989 “軍用直升機強度和剛度規(guī)范”、 GJB2350-1995 “直升機傳動系統(tǒng)通用規(guī)范”的規(guī)定、以及JAM9等適航性條例，必需開展傳動系統(tǒng)主減速器靜強度考核試驗，試驗的主要要求是驗證傳動系統(tǒng)主減速器對限制載荷具有1. 5倍的安全系數(shù)，同時應考慮至少1. 25倍的鑄件系數(shù)，而且當鑄件系數(shù)小于1. 5倍時應試驗三件。根據(jù)傳動系統(tǒng)主減速器在直升機上的安裝情況，主減速器的支撐結構由四根撐桿和傳扭轉接盤組成，所有載荷都由四根撐桿和傳扭轉接盤承受，并傳遞給機身，且傳扭轉接盤只承受扭矩和部分剪力，其他載荷都由四根撐桿承受。由于要考慮安全系數(shù)和鑄件系數(shù)， 并且主減速器靜力試驗載荷大于直升機實際飛行時主減速器所承受的載荷，所以試驗用的撐桿和傳扭轉接盤只能采用如圖1所示的模擬件。為了真實地模擬主減速器加載邊界條件，需要剛度合適的試驗用模擬傳扭轉接盤，使試驗用模擬傳扭轉接盤既具有充分的強度裕度，同時還能滿足撐桿與傳扭轉接盤的剛度比的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在提供一種能夠設計出具有充分的強度裕度，同時還能夠滿足與試驗用模擬撐桿的剛度比的試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法，包括以下步驟計算實際狀態(tài)下的撐桿與傳扭轉接盤的第一剛度比值；初步設計試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤，計算該試驗用模擬撐桿與試驗用模擬傳扭轉接盤的第二剛度比值；調整該試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸，使第二剛度比值接近第一剛度比值；以及當?shù)诙偠缺戎蹬c第一剛度比值的差值在預定范圍以內時，確定該試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸。進一步地，該設計方法還包括當?shù)诙偠缺戎蹬c第一剛度比值的差值在預定范圍以外時，繼續(xù)調整試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸，使第二剛度比值接近第一剛度比值。進一步地，該預定范圍為10%。進一步地，通過在有限元分析軟件中輸入實際狀態(tài)下的撐桿與傳扭轉接盤的尺寸計算第一剛度比值。進一步地，使用三維設計軟件進行試驗用模擬撐桿與試驗用模擬傳扭轉接盤的初步設計。
進一步地，通過在有限元分析軟件中輸入試驗用模擬撐桿與試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸計算第二剛度比值。進一步地，該設計方法還包括在確定試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸后，在有限元分析軟件中向初步設計的試驗用模擬撐桿與試驗用模擬傳扭轉接盤施加軸向力，檢驗試驗用模擬撐桿與試驗用模擬傳扭轉接盤的軸向力分配情況，并根據(jù)分配情況進一步調整試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸。進一步地，向試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤施加的軸向力為100kN。進一步地，分配到試驗用模擬傳扭轉接盤的軸向力為所施加的軸向力的預定比值時，確定試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸。進一步地，該預定比值小于等于10%。根據(jù)本發(fā)明的試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法，以實際狀態(tài)下的撐桿和傳扭轉接盤的第一剛度比值為依據(jù)，初步設計出試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤并計算二者的第二剛度比值，再通過調整該試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸使第二剛度比值與第一剛度比值接近，最終確定該試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸，這樣的方法使整個設計過程更加接近真實的加載邊界條件，保證了設計出的試驗用模擬傳扭轉接盤具有充分的強度裕度，同時還能夠滿足與試驗用模擬撐桿的剛度比。


構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖1為試驗用主減速器的支撐結構示意圖；圖2為本發(fā)明試驗用模擬傳扭轉接盤設計方法的流程圖；圖3a為實際狀態(tài)的前撐桿的結構示意圖；圖北為實際狀態(tài)的后撐桿的結構示意圖；圖如為實際狀態(tài)的傳扭裝接盤的主視圖；圖4b為實際狀態(tài)的傳扭轉接盤的俯視圖；圖fe為試驗用模擬前撐桿的結構示意圖；圖恥為試驗用模擬后撐桿的結構示意圖；圖6a為試驗用模擬傳扭轉接盤的主視圖；以及圖6b為試驗用模擬傳扭轉接盤的俯視圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法，如圖2所示主要包括以下步驟計算實際狀態(tài)下的撐桿與傳扭轉接盤的第一剛度比值；初步設計試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤，計算該試驗用模擬撐桿與試驗用模擬傳扭轉接盤的第二剛度比值；調整該試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸，使第二剛度比值接近第一剛度比值；以及當?shù)诙偠缺戎蹬c第一剛度比值的差值在預定范圍以內時，確定該試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸。在本發(fā)明實施例的試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法中，以實際狀態(tài)下的撐桿和傳扭轉接盤的第一剛度比值為依據(jù)，初步設計出試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤并計算二者的第二剛度比值，再通過調整試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸使第二剛度比值與第一剛度比值接近，最終確定該試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸，這樣的方法使整個設計過程更加接近真實的加載邊界條件，保證了設計出的試驗用模擬傳扭轉接盤具有充分的強度裕度，同時還能夠滿足與試驗用模擬撐桿的剛度比。優(yōu)選地，通過在有限元分析軟件中輸入實際狀態(tài)下的撐桿與傳扭轉接盤的尺寸計算第一剛度比值，其中，撐桿包括前撐桿和后撐桿。例如，圖3a和圖北分別示出了實際狀態(tài)下的前撐桿和后撐桿的尺寸和結構示意圖，最后計算出實際狀態(tài)下的撐桿的剛度為 14567. 9156 X 104N/m ；圖如和圖4b分別示出了實際狀態(tài)下的傳扭轉接盤的尺寸和結構示意圖，將實際狀態(tài)下的傳扭轉接盤的尺寸輸入到有限元分析軟件中后得到實際狀態(tài)下的傳扭轉接盤的剛度為175. 8056X 104N/m，則實際狀態(tài)下的撐桿與傳扭轉接盤的第一剛度比值為 82. 86。在計算出了第一剛度比之后，使用三維設計軟件進行試驗用模擬撐桿與試驗用模擬傳扭轉接盤的初步設計，試驗用模擬撐桿包括試驗用模擬前撐桿和試驗用模擬后撐桿， 圖fe和圖恥分別示出了該試驗用模擬前撐桿和試驗用模擬后撐桿的尺寸和結構示意圖， 圖6a和6b分別示出了試驗用模擬傳扭轉接盤的主視圖和俯視圖，由于試驗載荷大于實際狀態(tài)下的載荷，試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤采用鋼質材料以保證該試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤的強度。接下來，需要將上述試驗用模擬前撐桿和試驗用模擬后撐桿以及試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸輸入到有限元分析軟件中計算第二剛度比值，計算出試驗用模擬撐桿的剛度為196259. 2978X 104N/m ；而厚度尺寸為22. 5mm和13. 4mm的試驗用模擬傳扭轉接盤的剛度計算結果分別為5117. 1835X 104N/m以及2觀6. 0278X 104N/m，第二剛度比值有兩個數(shù)值可供選擇，分別為38. 35299和85. 85167，按照第二剛度比值與第一剛度比值相差10%以內的預定范圍，以數(shù)值85. 85167作為第二剛度比值確定試驗用模擬傳扭轉接盤的厚度為 13. 4mm。如果根據(jù)初步設計出的試驗用模擬傳扭轉接盤的厚度計算出的第二剛度比值均與第一剛度比值相差10%以上時，按照厚度與第二剛度比值成反比的關系繼續(xù)調整試驗用模擬傳扭轉接盤的厚度，直到獲得符合要求的試驗用模擬傳扭轉接盤。當然，預定范圍可以根據(jù)不同型號的試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤進行調整。在本發(fā)明實施例的方法中，采用有限元分析軟件進行第一剛度比值和第二剛度比值的計算，提高了運算效率和精度，為調整試驗用模擬傳扭轉接盤的厚度尺寸提供了便利和保證。從圖1中還可以看出，本發(fā)明實施例的試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法還包括向試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤施加軸向力，檢驗該試驗用模擬撐桿與試驗用模擬傳扭轉接盤的軸向力分配情況。優(yōu)選地，向試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤施加的軸向力為IOOkN,分配到試驗用模擬傳扭轉接盤的軸向力不得超過所施加的軸向力10%，通常在5%至10%的
5范圍內，若滿足該條件，確定試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸。還是以厚度分別為22. 5mm和 13. 4mm的試驗用模擬傳扭轉接盤為例，兩種試驗用模擬傳扭轉接盤所承受的軸向力分別為 26. 854kN和7. 769kN，分別占IOOkN軸向力的26. 854%禾口 7. 769%，因此能夠確定厚度為 13. 4mm的試驗用模擬傳扭轉接盤符合試驗要求。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術效果本發(fā)明實施例的試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法以實際狀態(tài)下的撐桿和傳扭轉接盤的第一剛度比值為依據(jù)，初步設計出試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤并計算二者的第二剛度比值，再通過調整試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸使第二剛度比值與第一剛度比值接近，最終確定試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸，這樣的方法使整個設計過程更加接近真實的加載邊界條件，保證了設計出的試驗用模擬傳扭轉接盤具有充分的強度裕度， 同時還能夠滿足與試驗用模擬撐桿的剛度比。并且，本發(fā)明實施例的試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法采用有限元分析軟件進行第一剛度比值和第二剛度比值的計算，提高了運算效率和精度，為調整試驗用模擬傳扭轉接盤的厚度尺寸提供了便利和保證。另外，在本發(fā)明實施例的試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法中，通過向試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤施加軸向力、檢驗試驗用模擬撐桿與試驗用模擬傳扭轉接盤的軸向力分配情況，對試驗用模擬傳扭轉接盤進行了進一步確認，保證設計出的試驗用模擬傳扭轉接盤符合試驗要求。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法，其特征在于，包括以下步驟計算實際狀態(tài)下的撐桿與傳扭轉接盤的第一剛度比值；初步設計試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤，計算所述試驗用模擬撐桿與所述試驗用模擬傳扭轉接盤的第二剛度比值；調整所述試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸，使所述第二剛度比值接近所述第一剛度比值；以及當所述第二剛度比值與所述第一剛度比值的差值在預定范圍以內時，確定所述試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸。
2.根據(jù)權利要求1所述的設計方法，其特征在于，還包括當所述第二剛度比值與所述第一剛度比值的差值在所述預定范圍以外時，繼續(xù)調整所述試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸，使所述第二剛度比值接近所述第一剛度比值。
3.根據(jù)權利要求1或2中任一項所述的設計方法，其特征在于，所述預定范圍為10%。
4.根據(jù)權利要求1或2中任一項所述的設計方法，其特征在于，通過在有限元分析軟件中輸入所述實際狀態(tài)下的撐桿與傳扭轉接盤的尺寸計算所述第一剛度比值。
5.根據(jù)權利要求1或2中任一項所述的設計方法，其特征在于，使用三維設計軟件進行所述試驗用模擬撐桿與所述試驗用模擬傳扭轉接盤的初步設計。
6.根據(jù)權利要求1或2中任一項所述的設計方法，其特征在于，通過在有限元分析軟件中輸入所述試驗用模擬撐桿與所述試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸計算所述第二剛度比值。
7.根據(jù)權利要求1或2中任一項所述的設計方法，其特征在于，還包括在確定所述試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸后，在有限元分析軟件中向初步設計的所述試驗用模擬撐桿與所述試驗用模擬傳扭轉接盤施加軸向力，檢驗所述試驗用模擬撐桿與所述試驗用模擬傳扭轉接盤的軸向力分配情況，并根據(jù)所述分配情況進一步調整所述試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸。
8.根據(jù)權利要求7所述的設計方法，其特征在于，向所述試驗用模擬撐桿和所述試驗用模擬傳扭轉接盤施加的軸向力為100kN。
9.根據(jù)權利要求7或8中任一項所述的設計方法，其特征在于，分配到所述試驗用模擬傳扭轉接盤的軸向力為所施加的軸向力的預定比值時，確定所述試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸。
10.根據(jù)權利要求9所述的設計方法，其特征在于，所述預定比值小于等于10%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法，包括以下步驟計算實際狀態(tài)下的撐桿與傳扭轉接盤的第一剛度比值；初步設計試驗用模擬撐桿和試驗用模擬傳扭轉接盤，計算試驗用模擬撐桿與試驗用模擬傳扭轉接盤的第二剛度比值；調整試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸，使第二剛度比值接近第一剛度比值；以及當?shù)诙偠缺戎蹬c第一剛度比值的差值在預定范圍以內時，確定試驗用模擬傳扭轉接盤的尺寸。根據(jù)本發(fā)明的試驗用模擬傳扭轉接盤的設計方法，使整個設計過程更加接近真實的加載邊界條件，保證了設計出的試驗用模擬傳扭轉接盤具有充分的強度裕度，同時還能夠滿足與試驗用模擬撐桿的剛度比。
文檔編號G06F17/50GK102184308SQ201110145040
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權日2011年5月31日
發(fā)明者李海平, 許煉, 陳建初, 高潔 申請人:中國航空動力機械研究所