張文豹 周銀鑌 賀啟盛

摘 要：本文對(duì)直升機(jī)尾傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)介，對(duì)兩支承及多支承的彎曲振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了彎曲振動(dòng)模型建立方法，可為直升機(jī)尾傳動(dòng)系統(tǒng)的研制提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：尾傳動(dòng)系統(tǒng)；彎曲振動(dòng)

1 直升機(jī)尾傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)一般由“兩軸三器”即動(dòng)力軸、尾傳動(dòng)軸（包含水平傳動(dòng)軸及尾斜軸）、主減速器、中間減速器、尾減速器或“兩軸兩器”即動(dòng)力軸、尾傳動(dòng)軸、主減速器、尾減速器組成，“兩軸三器”的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。而尾傳動(dòng)系統(tǒng)不包含主減速器及動(dòng)力軸。

1.1 尾傳動(dòng)軸

尾傳動(dòng)軸是直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的重要?jiǎng)恿鬏敳考?，其主要功能是將主減（或者發(fā)動(dòng)機(jī)）輸出的功率和轉(zhuǎn)速傳輸給尾減，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)尾槳的運(yùn)轉(zhuǎn)。

尾傳動(dòng)軸組件一般由尾水平軸和尾斜軸兩部分組成。尾水平軸連接主減與中減，一般采用多段尾軸結(jié)構(gòu)，每段軸采用薄壁管結(jié)構(gòu)，通過(guò)鉚接與連接法蘭或花鍵接頭固定，采用一定數(shù)量的軸承座支撐在直升機(jī)尾梁上，跨距較長(zhǎng)；尾斜軸連接中減與尾減，一般只有一個(gè)軸段。

1.2 中間減速器

中間減速器是直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其主要作用是將尾水平軸的功率和轉(zhuǎn)速按設(shè)計(jì)要求傳遞給尾斜軸，并且換向，同時(shí)將載荷傳遞給直升機(jī)機(jī)身。中間減速器的功能是將尾水平軸的扭矩和運(yùn)動(dòng)（包括轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向）按起直升機(jī)總體布置和性能要求經(jīng)中間減速器內(nèi)的齒輪傳動(dòng)鏈減速、換向傳輸給尾斜軸。

1.3 尾減速器

尾減速器是直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的核心關(guān)鍵部件之一，其主要作用是將尾斜軸的功率和轉(zhuǎn)速按設(shè)計(jì)要求傳遞給尾槳，并且換向，同時(shí)將自身產(chǎn)生的載荷和尾槳產(chǎn)生的氣動(dòng)載荷傳遞給直升機(jī)機(jī)身。尾減速器的功能是將尾斜軸的扭矩和運(yùn)動(dòng)（包括轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向）按直升機(jī)總體布置和性能要求經(jīng)尾減速器內(nèi)的齒輪傳動(dòng)鏈減速、換向傳輸給尾槳，并承受和傳遞直升機(jī)尾槳系統(tǒng)各種狀態(tài)下的載荷。

2 彎曲振動(dòng)問(wèn)題分析

上文提到，直升機(jī)主要擁有傳動(dòng)軸與水平軸兩種軸承結(jié)構(gòu)，其中水平軸主要由多段空心軸與連軸器組成，并且還需要多個(gè)軸承支承，它的作用與傳動(dòng)軸相同，都用于兩大減速器之間的動(dòng)力傳遞。為了確保水平軸在實(shí)踐中能夠得到良好的運(yùn)用，設(shè)計(jì)人員需要針對(duì)其運(yùn)作狀態(tài)與轉(zhuǎn)動(dòng)速率進(jìn)行計(jì)算。但由于水平軸的力學(xué)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，單單依靠傳統(tǒng)的計(jì)算方法很難真正的了解其運(yùn)行水平，因此設(shè)計(jì)人員還需要將其看做為一種具有一定支承剛度的彈簧系統(tǒng)。水平軸聯(lián)軸器的法蘭盤(pán)質(zhì)量越大，對(duì)于直升機(jī)尾傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)影響就會(huì)越大，將水平傳動(dòng)軸末端的減速器的單側(cè)錐齒輪作為集中質(zhì)量點(diǎn)，可以使計(jì)算過(guò)程更能滿足實(shí)際需求。

3 彎曲振動(dòng)模型建立

尾斜軸等效作為一種質(zhì)量梁，水平軸段等效作為一種連續(xù)梁，可以將其簡(jiǎn)化為具有一定剛度的彈簧，將其與尾減速器系統(tǒng)、中間減速器系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閺椈山M合件、具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的質(zhì)量及支座等效的彈簧。在直升機(jī)尾傳動(dòng)系統(tǒng)中，尾斜軸構(gòu)成了整體的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，尾傳動(dòng)系統(tǒng)尾斜軸包括尾斜傳動(dòng)軸、膜片聯(lián)軸器及動(dòng)螺旋錐齒輪、尾減速器等。在對(duì)水平軸進(jìn)行分析時(shí)，需要對(duì)減速器系統(tǒng)簡(jiǎn)化為具有一定支承剛度的彈簧系統(tǒng)，將聯(lián)軸器作為一個(gè)集中質(zhì)量點(diǎn)單元，并將其與另外一個(gè)支承單元相組合。需要將水平傳動(dòng)軸末端的減速器的單側(cè)錐齒輪作為一個(gè)集中質(zhì)量點(diǎn)單元，進(jìn)而構(gòu)建出一個(gè)尾傳動(dòng)系統(tǒng)尾斜軸彎曲震動(dòng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型。

4 軟件功能分析

通過(guò)分析尾傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，構(gòu)建系一比一的集合模型，并通過(guò)Matlab計(jì)算格式對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，在此次數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建中，為了達(dá)到更好的計(jì)算效果，筆者將傳動(dòng)軸與尾斜軸都當(dāng)成圓盤(pán)彈簧系統(tǒng)，該系統(tǒng)中主要包括空心軸段、聯(lián)軸器、中間減速器以及尾減速器等部件，筆者通過(guò)測(cè)量與分析這些部件的力學(xué)特性，以達(dá)到尾傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析效果。由于直升機(jī)的聯(lián)軸器質(zhì)量分布較為均勻，因此會(huì)對(duì)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性產(chǎn)生較大的影響，因此除了上述因素外，設(shè)計(jì)人員還需要綜合考慮聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性帶來(lái)的影響。

通過(guò)利用計(jì)算機(jī)中的Matlab6.5版本系統(tǒng)，在窗口中輸入正確的尺寸、類型等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性的快速分析，達(dá)到更好的動(dòng)力學(xué)特性分析效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)直升機(jī)尾傳動(dòng)系統(tǒng)多支承彎曲振動(dòng)特性進(jìn)行了分析，并建立了彎曲振動(dòng)模型，對(duì)直升機(jī)尾傳動(dòng)系統(tǒng)的完全振動(dòng)建模的建立方法進(jìn)行了分析，并對(duì)分析軟件進(jìn)行了介紹，可為直升機(jī)尾傳動(dòng)系統(tǒng)的研制提供理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐歲迎，吳立言，楊小輝，陳策.直升機(jī)主減速器傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案生成技術(shù)研究[J].機(jī)械傳動(dòng)，2017，41（04）：28-33+43.

[2]蔣玲莉，華登榮，李學(xué)軍，王平.某型直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)虛擬仿真研究[J].機(jī)械傳動(dòng)，2016，40（12）：12-16.