基于ANSYS Workbench的直升機尾傳動軸臨界轉速研究

黃 鋒

（中國直升機設計研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001）

0 引言

尾傳動軸負責將發(fā)動機輸出的轉速和扭矩傳遞給尾槳葉，其結構性能和動特性在很大程度上影響直升機的操作性和可靠性。尾傳動軸轉速高、負荷大的工作特性和質量輕、管壁薄的結構特性使其成為故障率較高的部位。在動力傳動軸動力學的設計過程中，確定臨界轉速是最基礎也是最重要的一環(huán)。基于尾傳動軸的工作特性并配置合理的臨界轉速是保障尾傳動軸安全運行的前提。因此，為了從動力學角度分析設計的合理性，在傳動軸設計的各階段都必須對臨界轉速進行研究。通常采用傳遞矩陣法和有限元法計算臨界轉速。有限元法與傳遞矩陣法相比，它需要占用更多的計算機存儲空間。隨著現代計算機的發(fā)展，使用有限元法計算傳動軸臨界轉速在計算時間和計算量上已經不存在困難，且其計算結果的精度更高。因此，該研究采用有限元法對直升機尾傳動軸臨界轉速進行研究。該文以直升機尾傳動軸轉子系統為對象，基于ANSYS Workbench并運用有限元方法建立了尾傳動軸轉子系統的有限元模型，分別研究軸承位置、軸管厚度和軸承剛度對尾傳動軸臨界轉速的影響。

1 尾傳動軸有限元模型

該文為了研究軸承與尾傳動軸的動特性關系，建立了尾傳動軸轉子系統的有限元模型。根據Timoshenko梁理論，對尾傳動軸進行離散化處理，將傳動軸分為個單元，共有+1個節(jié)點，每個單元共用1個節(jié)點，每個節(jié)點有5個自由度（3個平移自由度和2個旋轉自由度），如圖1所示。……