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输入转速和输出扭矩波动下的弹簧离合器接合与滑移特性分析

严宏志 秦娟 李智 朱楚 田昊 刘建睿 李算

严宏志, 秦娟, 李智, 朱楚, 田昊, 刘建睿, 李算. 输入转速和输出扭矩波动下的弹簧离合器接合与滑移特性分析[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(8): 1149-1156. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180292
引用本文: 严宏志, 秦娟, 李智, 朱楚, 田昊, 刘建睿, 李算. 输入转速和输出扭矩波动下的弹簧离合器接合与滑移特性分析[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(8): 1149-1156. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180292
Yan Hongzhi, Qin Juan, Li Zhi, Zhu Chu, Tian Hao, Liu Jianrui, Li Suan. Analysis of Spring Clutch Engagement and Slip Characteristics under Fluctuation of Input Speed and Output Torque[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(8): 1149-1156. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180292
Citation: Yan Hongzhi, Qin Juan, Li Zhi, Zhu Chu, Tian Hao, Liu Jianrui, Li Suan. Analysis of Spring Clutch Engagement and Slip Characteristics under Fluctuation of Input Speed and Output Torque[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(8): 1149-1156. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180292

输入转速和输出扭矩波动下的弹簧离合器接合与滑移特性分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180292
基金项目: 

湖南省重点研究计划项目 2015JC3007

详细信息
    作者简介:

    严宏志(1964-), 教授, 博士生导师, 研究方向为高性能航空传动零件的制造理论与技术、高速高精数字制造理论与技术, yhzcsu@163.com

  • 中图分类号: TH133

Analysis of Spring Clutch Engagement and Slip Characteristics under Fluctuation of Input Speed and Output Torque

  • 摘要: 弹簧离合器安装于直升机主减速器输入轴,受到发动机和减速器转速、扭矩的扰动激励。为查明弹簧离合器在输入输出轴扰动下的传扭能力及接触时变特性,建立了弹簧离合器的有限元动力学模型,并结合温差法实现了弹簧/壳体、弹簧/芯轴间预紧配合的模拟,由此分析了弹簧离合器接合传扭过程中跟随特性、接触压力、轴向和切向滑移量的时变规律。结果表明:发动机5%输入转速波动与无转速波动相比,输入输出壳体平均转速差增大2.87倍,平均压应力增加19.3%;5%输出扭矩波动与无扭矩波动相比,输入输出壳体平均转速差增大2.16倍,平均压应力增加61.3%。此外,弹簧输入端切向滑移大于输出端,弹簧中部轴向滑移最大,转速波动对离合器输出端的切向滑移影响显著。
  • 图  1  弹簧离合器结构

    图  2  弹簧离合器模型

    图  3  弹簧离合器有限元分析模型

    图  4  输入扰动时的加载曲线

    图  5  输出扰动时的加载曲线

    图  6  温度加载幅值曲线

    图  7  转速跟随特性

    图  8  0.02 s弹簧压应力云图

    图  9  0.023 s弹簧压应力云图

    图  10  稳定阶段弹簧压应力云图

    图  11  波动阶段弹簧压应力云图

    图  12  弹簧轴向路径

    图  13  弹簧外圈压应力沿轴向变化曲线

    图  14  弹簧上所取节点

    图  15  节点压应力随时间的变化曲线

    图  16  弹簧内圈压应力沿轴向变化曲线

    图  17  切向相对滑移量随时间变化

    图  18  弹簧与壳体间切向相对滑移量

    图  19  弹簧与壳体间轴向相对滑移量

    图  20  转速跟随特性

    图  21  弹簧外圈压应力沿轴向变化曲线

    图  22  节点压应力随时间变化

    图  23  切向相对滑移量随时间变化

    图  24  弹簧与壳体间切向相对滑移量

    图  25  弹簧与壳体间轴向相对滑移量

    图  26  弹簧离合器实验台

    图  27  弹簧离合器转速跟随特性

    图  28  弹簧离合器传动误差

    图  29  输入/输出壳体间的切向滑移量

    表  1  弹簧离合器材料参数

    参数名称及单位 4Cr5MoSiV 40CrNiMoA
    弹性模量E/GPa 212 205
    泊松比ν 0.3 0.3
    密度ρ/(kg·m-3) 7 690 7 850
    屈服极限δs/MPa 1 482~1 793 835~980
    热膨胀系数α/℃ 11.5×10-6 14.6×10-6
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2018-09-03
  • 刊出日期:  2019-08-05

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