主被動組合減振式智慧型彈簧支承設計與控制方法研究

《主被動組合減振式智慧型彈簧支承設計與控制方法研究》是依託南京航空航天大學，由李苗苗擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：主被動組合減振式智慧型彈簧支承設計與控制方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李苗苗
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

為滿足直升機傳動系統高功重比的設計要求，直升機尾傳動軸系需要採用超臨界設計。針對直升機尾傳動軸系在跨越臨界轉速區時振幅急劇增大的問題，本項目提出了一種由主支承和輔助支承組成的主被動組合減振式智慧型彈簧支承結構。傳動軸系的振動較平穩或強度較小時，振動由主支承進行被動抑制；而只有在傳動軸系跨越臨界轉速區且振幅急劇增大、傳動軸系受突加不平衡激勵或直升機機動飛行使得傳動軸系的振動特性發生較大改變時，輔助支承才發揮主動抑制振動的作用。項目將圍繞智慧型彈簧支承，探索橡膠矽油阻尼主支承的剛度、阻尼作用機理，進行主支承的參數設計；揭示智慧型彈簧支承結構參數與傳動軸系振動特性的映射規律，提出多支點傳動軸系中智慧型彈簧支承的配置方法，建立智慧型彈簧支承的設計方法；研究智慧型彈簧支承傳動軸系的振動特性演變規律，實現直升機機動飛行時和突加不平衡激勵下智慧型彈簧支承傳動軸系的自適應振動控制。

結題摘要

針對超臨界工作的直升機尾傳動軸系跨越臨界轉速區時振幅急劇增大的問題，提出了一種由橡膠矽油阻尼主支承和輔助支承組成的主被動組合減振式智慧型彈簧支承，開展了橡膠矽油阻尼主支承剛度和阻尼特性、智慧型彈簧支承動態回響特性及其在多支點傳動軸系中的配置和控制方法研究。 首先，開展了橡膠矽油阻尼主支承的剛度和阻尼特性研究。分別建立了主支承固體和流體有限元模型，進行了主支承流固耦合靜態和動態仿真；開展了橡膠矽油阻尼主支承靜態剛度、動態剛度和阻尼試驗研究；研究了橡膠外徑、橡膠內徑和矽油粘度對主支承靜態剛度的影響，通過正交法分析了頻率、振幅和矽油粘度對主支承動態剛度和阻尼係數的影響作用。 其次，建立了智慧型彈簧支承分析模型，開展了其動態回響特性研究。推導了智慧型彈簧支承的分段解析解，以相對速度等於0作為切換條件將各段解銜接起來獲得系統的完整回響，突破了以往研究中未考慮乾摩擦振子自由度的不足；基於等效線性化方法，獲得了智慧型彈簧支承的近似解析解；提出了智慧型彈簧支承的數值仿真計算流程，建立了智慧型彈簧減振系統動力學回響分析體系。 再次，基於拉格朗日方法建立了包含智慧型彈簧支承的多跨軸系瞬態動力學模型，提出了多跨軸系振型顯式表達式求解的多項式擬合方法，獲得了不同控制力作用下的智慧型彈簧支承多跨軸系的動態回響，並分別對其過臨界和工作轉速下的減振效果進行了分析；分析了智慧型彈簧支承參數對其減振性能的影響，基於遺傳算法對各個參數進行了最佳化設計；搭建了多跨軸系試驗平台，進行了智慧型彈簧支承的振動控制試驗。 最後，對含有智慧型彈簧支承的三支承軸系過臨界和突加衝擊力減振進行了研究。採用Adams軟體建立了含有智慧型彈簧支承的三支承軸系虛擬樣機模型，在此基礎上採用MATLAB軟體建立了聯合仿真模型；進行了過臨界下施加固定控制力和函式控制力軸系減振聯合仿真；建立了突加衝擊力閉環控制聯合仿真模型，並進行了三支承軸系振動控制仿真分析。