【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于航空傳動，涉及一種擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統動力學建模方法，尤其涉及一種基于adams和vs聯合仿真的擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統動力學建模方法。
技術介紹
1、擠壓油膜阻尼器是減小轉子通過共振時的振幅和支承外傳力的重要有效方法之一，擠壓油膜阻尼器能夠減小轉子振動、并能抑制動力不穩定性和具有一定的承受突加不平衡負荷的能力。弧齒錐齒輪作為航空傳動系統的關鍵部件，具有重合度大、承載能力強、傳動比高、傳動平穩、噪聲小等優點。高壓壓氣機轉子系統是航空燃氣輪機的關鍵部件之一，其結構設計的好壞直接決定著壓氣機的工作效率和可靠性。高壓壓氣機轉子系統在工作中承受著氣動、溫度、機械等復雜載荷的綜合作用，因此在總體結構和轉子動力學特性等方面有著嚴格的設計要求。
2、目前，齒輪轉子系統動力學模型以齒輪-轉子耦合模型為主，常用的建模方法有集中質量法、有限單元法、多體動力學法、模態綜合法、動剛度綜合法和統計能量法，通過上述方法建模通常需要龐雜的專業知識和足夠的編程與計算能力，建模復雜且需要耗費大量的時間。對于轉子建模，通常采用jeffcott轉子、梁單元等進行簡化，不能充分考慮轉子的復雜結構。對于有限元模型，在建模時可以考慮轉子復雜的結構特征，但計算效率低，引入擠壓油膜阻尼器后，流固耦合分析更加困難。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術為了解決目前為了分析帶有擠壓油膜阻尼器的齒輪轉子系統的動力學特性，建模時存在無法考慮油膜動力特性的技術問題，提供一種基于adams和v
2、為達到上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統動力學建模方法，包括以下步驟：
4、s1、將擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統劃分為adams齒輪轉子系統多體動力學模型和visual?studio擠壓油膜阻尼器數學模型；
5、s2、通過adams建立齒輪轉子系統多體動力學模型，包括齒輪、軸承、軸、葉盤轉子各子系統；
6、s3、基于visual?studio對油膜力子程序進行編寫，考慮阻尼器邊界條件建立擠壓油膜阻尼器數學模型；
7、s4、將步驟s2所建立齒輪轉子系統多體動力學模型的節點位移速度作為步驟s3擠壓油膜阻尼器數學模型的輸入參數，通過擠壓油膜阻尼器數學模型進行計算得到油膜力，再將步驟s3計算得到的油膜力作為步驟s2齒輪轉子系統多體動力學模型的輸入，進行聯合仿真得到擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統的動力學模型。
8、進一步，步驟s2具體為：
9、s21、利用adams?machinery模塊的齒輪系統模塊建立齒輪模型，確定齒輪副參數，包括齒數、模數、壓力角、螺旋角、旋向、齒寬等參數，齒輪嚙合時，在嚙合點處存在法向接觸力和切向接觸力，采用沖擊函數法計算輪齒嚙合的法向接觸力，釆用庫倫摩擦方法計算切向接觸力；
10、s22、利用軸套力模塊建立軸承模型，根據軸承內外徑、軸承寬度及滾子數量在masta中選擇對應的軸承，提取軸承剛度，采用軸套力模擬軸承，adams中的軸套力是一種柔性力，一個軸套相當于集成了三個移動自由度和三個轉動自由度方向上的剛度和阻尼特性；
11、s23、通過adams實體模塊建立齒輪軸模型，根據齒輪軸的截面尺寸、軸段長度、材料、空間位置，將齒輪軸劃分為多個軸段；
12、s24、在solidworks中建立葉盤轉子三維模型，輸出為可識別格式導入adams，得到轉子模型。
13、進一步，步驟s21中沖擊函數模型將輪齒的嚙合接觸過程等效為基于滲透深度的非線性彈簧-阻尼模型，由此得到的法向接觸力由輪齒相互切入而產生的彈性力和輪齒間相對速度而產生的阻尼力兩部分構成；彈性力分量相當于一個非線性彈簧，阻尼力分量方向與運動方向相反，采用階躍函數來定義阻尼，避免了阻尼的突變。
14、進一步，步驟s24中根據二維圖紙在solidworks中建立葉盤轉子三維模型，定義葉盤轉子的材料屬性，輸出為adams可識別的.x_t格式，將格式為.x_t的葉盤轉子結構模型導入adams中。
15、進一步，步驟s3具體為：
16、s31、建立擠壓油膜阻尼器的流體控制方程
17、根據質量守恒定律導出流量守恒方程：
18、
19、式中，x、y和z分別表示切向、徑向和軸向坐標；p為油膜壓力；ρ為流體密度；u，v和w分別是油膜表面沿x、y和z方向的速度分量；
20、假設油膜是等粘度不可壓縮流體且流體粘度和密度恒定，則簡化為適用于擠壓油膜阻尼器的控制方程：
21、
22、uh，vh和wh分別是油膜上表面沿x、y和z方向的速度分量，u0，v0和w0是油膜下表面沿x、y和z方向的速度分量，h為油膜厚度，μ為流體粘度；
23、因軸頸只能沿x和y軸平動，油膜沿x和y軸的速度分量同樣為和因此油膜沿切向、徑向及軸向的速度分量如下：
24、
25、式中ω為進動角速度；
26、由此得到擠壓油膜阻尼器的流體控制方程：
27、
28、s32、求解油膜壓力及油膜動力特性
29、將adams模型求解的軸頸節點位移速度作為流體控制方程的外部輸入，求解瞬態的油膜壓力，采用中心有限差分法對控制方程進行離散處理，r為阻尼器半徑，c為油膜間隙，l為阻尼器寬度，引入無量綱參數z＝z/l，x＝x/c，y＝y/c，h＝h/c，p＝p/p0，p0＝2μr/c，將流體控制方程改寫為：
30、di.j(pi.j)l-ai.j(pi+1，j)l-bi.j(pi-1，j)l-ci.j(pi，j+1)l-ci.j(pi，j-1)l＝-(fi.j)l??(5)式中di.j＝ai.j+bi.j+2ci.j，
31、求解油膜壓力控制方程得到油膜壓力后，通過辛普森法則：
32、
33、得到油膜徑向分力和周向分力：
34、
35、則沿x軸和y軸的油膜力為：
36、fox＝-forcosβ+fotsinβ???????(9)
37、foy＝-forsinβ+fotcosβ?????(10)
38、油膜剛度系數和油膜阻尼系數分別為：
39、
40、式中e為偏心距，由此得到油膜力、油膜剛度、油膜阻尼等動力特性。
41、進一步，步驟s4具體為：求解器得到旋轉軸中心的位移及速度作為用戶子程序的輸入，子程序采用有限差分法對油膜力進行迭代求解，并輔以相應收斂判定算法，求得擠壓油膜阻尼器在該時刻的油膜力，該油膜力又作為多體動力學模型的外力輸入進行下一分本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統動力學建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統動力學建模方法，其特征在于，步驟S2具體為：
3.如權利要求2所述的擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統動力學建模方法，其特征在于，步驟S21中沖擊函數模型將輪齒的嚙合接觸過程等效為基于滲透深度的非線性彈簧-阻尼模型，由此得到的法向接觸力由輪齒相互切入而產生的彈性力和輪齒間相對速度而產生的阻尼力兩部分構成；彈性力分量相當于一個非線性彈簧，阻尼力分量方向與運動方向相反，采用階躍函數來定義阻尼，避免了阻尼的突變。
4.如權利要求2所述的擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統動力學建模方法，其特征在于，步驟S24中根據二維圖紙在SolidWorks中建立的葉盤轉子三維模型，定義葉盤轉子的材料屬性，輸出為ADAMS可識別的.x_t格式，將格式為.x_t的葉盤轉子結構模型導入ADAMS中。
5.如權利要求2所述的擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統動力學建模方法，其特征在于，步驟S3具體為：
6.如權利要求1
...【技術特征摘要】
1.一種擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統動力學建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統動力學建模方法，其特征在于，步驟s2具體為：
3.如權利要求2所述的擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統動力學建模方法，其特征在于，步驟s21中沖擊函數模型將輪齒的嚙合接觸過程等效為基于滲透深度的非線性彈簧-阻尼模型，由此得到的法向接觸力由輪齒相互切入而產生的彈性力和輪齒間相對速度而產生的阻尼力兩部分構成；彈性力分量相當于一個非線性彈簧，阻尼力分量方向與運動方向相反，采用階躍函數來定義阻尼，避免了阻尼的突變。
4.如權利要求2所述的擠壓油膜阻尼器-齒輪轉子傳動系統動力學建模方法，其特征在于，步驟s2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王中榮，宋朝省，楊其勇，李波，朱加贊，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：
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