题目：基于有限元法的齿轮系统振动分析及控制

本文针对直升机主减速系统振动特性数值仿真和动力学分析的迫切需要，分别采用集中参数、实体两种有限元建模方法，研究了复杂直升机齿轮传动系统振动特性。同时对压电分支电路用于齿轮结构振动控制这一问题从仿真角度进行了探索性研究。 首先，提出在ANSYS中用于齿轮转子系统动态特性建模和动力特性分析的一套集中参数有限元方法。其中以矩阵单元来体现啮合关系和支承、梁单元代表轴、质量单元体现齿轮。针对建模关键问题齿轮副轮齿啮合关系的仿真进行深入研究，提出了广义啮合单元的概念，并在ANSYS中予以实现。利用该方法建模，对典型齿轮转子系统、课题涉及的直升机齿轮传动系统进行动态特性分析。 其次，以通用有限元软件ANSYS为工具建立了典型主减部件（螺旋锥齿轮副、传动轴等）的实体模型，分析了不同支承条件、转速及扭矩等对其振动固有特性的影响。 接着，根据叶片共振转速图基本原理，给出了齿轮系统共振转速图的应用方法。在确定了该系统主要激励源之后，绘制了各个部件的共振转速图。另外，计算了齿轮-离合器-轴-齿轮部件和齿轮-轴-齿轮部件在实际啮合激励力作用下的谐响应结果，分析了啮合激励力在两类部件中的传递情况。 最后，针对螺旋锥齿轮设计了被动压电分支控制电路，建立了带压电分支电路的螺旋锥齿轮有限元模型。通过压电分支电路的控制仿真，为压电分支电路振动控制的工程实现提出了一些建议。