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题名航空高速轴向柱塞泵刚柔耦合动力学建模及求解方法
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作者
叶绍干
石楠
郑晨亮
鲍岳
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机构
厦门大学
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出处
《航空科学技术》
2026年第3期43-50,共8页
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基金
国家自然科学基金(U24B2049,52175062)
航空科学基金(20220007068002)。
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文摘
轴向柱塞泵因其高功率密度,在航空电静液作动器(EHA)及飞机控制舵机等关键液压系统中得到广泛应用。然而,传统的刚性主轴假设忽略剪切变形与旋转惯性效应,无法准确描述高速工况下主轴的挠曲变形特性,导致其振动响应计算存在偏差。本文基于Timoshenko梁理论建立主轴柔性化模型,采用集中参数法构建包含主轴柔性变形与缸体振动的刚柔耦合动力学模型,并采用显隐结合法进行高效求解。显式预测与隐式修正交替迭代的显隐结合法解决了传统方法计算效率低、收敛困难等问题。不同工况下的研究结果表明,出口压力与转速对系统振动特性影响显著。当出口压力从5 MPa增至20 MPa时,缸体Y方向振动位移增幅达363%,主轴X方向挠度增幅289%;当转速从12000 r/min升至20000 r/min时,由于受斜盘支反力影响,转速对X方向缸体振动响应和主轴挠度影响不大,而在Y方向上,由于离心力的作用,缸体振动响应与主轴挠度均明显增大,并加剧缸体的倾覆趋势。通过搭建刚柔耦合动力学模型,揭示了缸体振动与主轴变形的双向作用机制,对航空高速轴系动力学分析提供了新的研究思路。
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关键词
Timoshenko梁理论
轴向柱塞泵
主轴柔性化
刚柔耦合动力学
显隐结合法
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Keywords
Timoshenko beam theory
axial piston pump
shaft flexibility
rigid-flexible coupled dynamics
explicitimplicit hybrid method
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分类号
V227
[航空宇航科学技术]
TH322
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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