建立高速行星减速箱膜盘式太阳轮轴仿真分析模型,依据太阳轮轴浮动结构设计原理,拟定自由-自由、简支-轴向、简支-固定3种边界工况分析条件,研究其固有频率和行波振动特性,绘制相应的阵型图和Campbell图,并搭建齿轮箱试验台架进行了试验分析。结果显示,夹带有轮齿变形的太阳轮轴主振型与啮合1倍频产生共振时激励力作用力幅最大,2倍频和3倍频次之。轮齿振动形式主要为扭转振动、行波振动和弯曲振动;同时,以膜盘或筒轴为主振型的行波振动与轴高倍频的共振点范畴较广,倍频越大其共振作用影响效果越甚微。试验结果显示,转速增加至工作转速过程中,振动值发生较明显波动后又迅速下降至稳定,表明激振力未能引起系统振动的扩展,对系统稳定性的影响甚小,反映了太阳轮轴几何设计的合理性及适用性。

为展开运动边界下离心叶轮流场的数值分析,独立开发了网格变形程序和非定常流动模拟程序,实现了流场中振动离心叶轮的气动阻尼计算。采用紧支径向基函数法进行结构到气动表面变形的数据传递,应用二叉树技术进行壁面距离的计算,大幅提高了网格变形和流场分析中距离搜索的计算效率。通过振动叶栅和径向叶轮的算例,验证了程序应用于运动边界流场计算和叶轮流场模拟的正确性。以半开式叶轮为对象,展开其在行波振动条件下气动阻尼的计算分析。结果表明,叶轮在前、后行波振动下的气动阻尼均为正,后行波振动引起的气动推力和气动阻尼较大,叶轮表面的平均气动功率密度呈现循环对称的分布特征。

考虑由转动引起的科氏力、离心惯性力及环向初应力影响，利用Hamilton原理，建立了基于Sanders壳体理论的转动薄壁圆柱壳振动微分方程。选取满足相应边界条件的轴向梁函数近似地表达各类边界条件下圆柱壳的轴向振型分布。在此基础上，提出了一种适用于求解各种边界约束的转动薄壁圆柱壳行波振动响应的方法。基于此方法，分别针对静坐标系下横向简谐力和恒力作用下的两端固支转动薄壁圆柱壳的行波振动响应进行了求解，并对结果进行了相应分析。