同轴面齿轮分汇流传动系统动态均载关键技术及设计方法研究

Helicopter performances are determined by helicopter transmission systems. Split torque gear trains are tended to be employed in heavy helicopter main gearboxes, due to increase of power weight ratios. Concentric face gear transmissions, which are employed in Apache Block III main gearboxes, are better than traditional split torque cylinder gear trains and split torque face gear drives. However, concentric face gear transmissions are not addressed by domestic scholars. In the project, coupling frontiers between power flow and dynamic load sharing of concentric face gear transmissions, static transmission error (STE) calculation solution associated with thermoelastic contact of face gear drives, dynamic modeling solution of concentric face gear transmissions with the coupling between gearboxes and gear trains, effect investigations of dynamic load sharing of concentric face gear transmissions are studied, and the construction solutions of power flow and STE calculations and dynamic load sharing design are proposed as innovations in the study. The research results of the project would benefit to improve helicopter gear transmission system design abilities.

传动系统性能优劣直接决定直升机的性能；为提高传动系统功重比，中重型直升机主减速器趋于采用齿轮分流传动；同轴面齿轮分汇流传动较圆柱齿轮分流-并车传动、面齿轮分流-圆柱齿轮并车传动具有优势，且已被国外先进机型采用，但国内尚未开展其性能分析和设计方法研究。本项目针对同轴面齿轮分汇流传动系统，突破功率流动与动态均载耦合、热弹耦合接触与准静态传动误差互为作用以及静转子耦合与系统动态均载互为作用等机理，分析输入件浮动、惰轮弹性支承等对系统动态均载的影响规律，开展试验验证，形成动态均载设计理论和方法。项目研究中，建立的功率流动计算方法结合系统刚、柔特点，能够实现对物理模型的准确表述；形成的准静态传动误差解析计算方法将摒弃面齿轮齿形模型，提高计算效率和精度；构建的系统动态均载设计方法将具备学习能力，提高动态均载设计效率。本项目将促进我国中重型直升机传动系统，特别是齿轮分流传动系统，自主创新设计能力的提升。

传动系统性能优劣直接决定直升机的性能；为提高传动系统功重比，中重型直升机主减速器趋于采用齿轮分流传动；同轴面齿轮分汇流传动较圆柱齿轮分流-并车传动、面齿轮分流-圆柱齿轮并车传动具有优势，且已被国外先进机型采用，但国内尚未开展其性能分析和设计方法研究。本项目主要针对同轴面齿轮分汇流传动系统，开展系统功率流动分析、准静态传动误差计算、系统耦合动力学建模和系统动态均载影响分析研究。研究过程中，项目组提出了系统键合图功率流动分析方法，突破了面齿轮传动准静态传动误差计算方法，揭示了输入浮动与惰轮柔支对系统动态均载的耦合影响规律。同时，还开展了原理性试验验证，建立了系统动态均载分析设计方法，开发了软件。项目执行期间，共录用或发表期刊、会议等学术论文15篇，其中已有3篇被SCI收录、3篇被SCI期刊录用、3篇被EI收录。项目研究成果还申请了国家发明专利2项，登记了软件著作权2件，培养了毕业硕士研究生3人。项目部分研究成果已应用于第X代军用直升机传动系统设计，获2019年国防科技进步三等奖1次。综上，项目已按既定研究任务，实现并部分超越了既定研究成果要求，达到了项目结题要求。