航空花键-转子系统错位花键动态特性分析

仲温鑫; 靳广虎; 朱如鹏

doi:null

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

航空花键-转子系统错位花键动态特性分析

更新时间：2026-04-30

- 航空花键-转子系统错位花键动态特性分析
- Analysis of dynamic characteristics of misaligned splines in aviation spline-rotor system
- 机械传动 2026年页码：1-13
- 作者机构：
  
  南京航空航天大学机电学院直升机动力学全国重点实验室，南京 210016
- 作者简介：
  
  仲温鑫，男，2001年生，吉林白城人，硕士研究生；主要研究方向为花键转子系统动力学特性分析；E-mail：zwx0731@nuaa.edu.cn。
  靳广虎（通信作者），男，1971年生，安徽寿县人，教授，博士生导师；主要研究方向为直升机传动技术；E-mail：meeghjin@nuaa.edu.cn。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(51975273);直升机传动技术重点实验室基金项目(HTL-A-22G13)
- DOI：
  中图分类号： TH132
- 网络首发：2026-04-30，
- 稿件说明：
移动端阅览
仲温鑫，靳广虎，朱如鹏.航空花键-转子系统错位花键动态特性分析［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-13.

ZHONG Wenxin，JIN Guanghu，ZHU Rupeng.Analysis of dynamic characteristics of misaligned splines in aviation spline-rotor system［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-13.
仲温鑫，靳广虎，朱如鹏.航空花键-转子系统错位花键动态特性分析［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-13. DOI：

ZHONG Wenxin，JIN Guanghu，ZHU Rupeng.Analysis of dynamic characteristics of misaligned splines in aviation spline-rotor system［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-13. DOI：

摘要

目的

花键是航空动力传输系统的重要联接件，受制造误差、装配误差或工作载荷的影响，常会发生平行错位、角度错位和综合错位等情况，影响花键的啮合长度和各齿承载能力。为提高传动系统的平稳性，降低航空花键的故障率，有必要开展错位花键的啮合刚度特性分析。

方法

建立航空花键-转子系统动力学模型，求解花键时变啮合长度，将切片法和石川法相结合，获得不同错位情况下的花键单齿啮合刚度并求解系统动力学响应。

结果

结果表明，增大静态平行错位量和静态角度错位量，花键单齿啮合刚度的变化幅度及转子系统的动力学响应增大；静态平行错位量不变，改变静态角度错位量，花键啮合刚度和转子系统的动力学响应变化不明显；静态角度错位量不变，增大静态平行错位量，花键啮合刚度和转子系统动力学响应变化明显。

Abstract

Objective

Splines are important connectors in aviation power transmission systems

and are affected by manufacturing errors

assembly errors or working loads

and often occur in parallel misalignment

angular misalignment and comprehensive misalignment

which affects the meshing length and bearing capacity of each tooth of the spline. In order to improve the stability of the transmission system and reduce the failure rate of aviation splines

it is necessary to analyze the dynamic meshing stiffness characteristics of misaligned splines.

Method

The dynamic model of the aviation spline-rotor system was established

the time-varying meshing length of the spline was solved

and the slicing method and the Ishikawa method were combined to obtain the stiffness of the spline single tooth meshing under different dislocation conditions and the dynamic response of the system was solved.

Result

The results show that the change amplitude of spline single-tooth meshing stiffness and the dynamic response of the rotor system increase when the static parallel dislocation and static angular dislocation amount are increased. The static parallel dislocation amount remains unchanged

and the static angular dislocation amount changes

and the change of spline meshing stiffness and the dynamic response of the rotor system is not obvious. The static angular dislocation amount remains unchanged

and the static parallel dislocation amount increases

and the spline meshing stiffness and the dynamic response of the rotor system change significantly.

关键词

Keywords

references

王永亮，赵广，徐永强，等 . 不对中多浮动花键接触刚度识别及动力学应用［J］. 航空动力学报， 2025 ， 40 （ 4 ）： 20240738 .

WANG Yongliang ， ZHAO Guang ， XU Yongqiang ， et al . Contact stiffness identification of misaligned multiple floating splines and its dynamic application ［J］. Journal of Aerospace Power ， 2025 ， 40 （ 4 ）： 20240738 .

DA SILVA TUCKMANTEL F W ， CAVALCA K L . Vibration signatures of a rotor-coupling-bearing system under angular misalignment ［J］. Mechanism and Machine Theory ， 2019 ， 133 ： 559 - 583 .

朱晔，李坚，孙继堂，等 . 浮动花键接触有限元模型及不对中接触特性研究［J］. 科学技术创新， 2024 （ 9 ）： 63 - 66 .

ZHU Ye ， LI Jian ， SUN Jitang ， et al . Finite element model of floating spline contact and study of misaligned contact characteristics ［J］. Scientific and Technological Innovation ， 2024 （ 9 ）： 63 - 66 .

赵阳，潘冬，李娜 . 齿轮传动系统动力学研究进展与思考［J］. 机械传动， 2014 ， 38 （ 3 ）： 172 - 177 .

ZHAO Yang ， PAN Dong ， LI Na . Research progress and thinking of gear transmission system dynamics ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2014 ， 38 （ 3 ）： 172 - 177 .

MARMOL R A ， SMALLEY A J ， TECZA J A . Spline coupling induced nonsynchronous rotor vibrations ［J］. Journal of Mechanical Design ， 1980 ， 102 （ 1 ）： 168 - 176 .

ROGER KU C P ， WALTON J F ， LUND J W . Dynamic coefficients of axial spline couplings in high-speed rotating machinery ［J］. Journal of Vibration and Acoustics ， 1994 ， 116 （ 3 ）： 250 - 256 .

NATARAJ C ， KAPPAGANTHU K . Nonlinear response in a rotor system with a coulomb spline ［M］// Dynamical Systems . New York，NY ： Springer New York ， 2010 ： 105 - 120 .

MIAO X Y ， JIANG D ， AI X ， et al . Dynamic characteristics of rotor system with parallel and angular misaligned involute spline coupling ［J］. Meccanica ， 2024 ， 59 （ 7 ）： 1061 - 1085 .

霍启新 . 考虑不对中的航空渐开线花键副非线性动态啮合力研究［D］. 西安：陕西科技大学， 2020 ： 23 - 37 .

HUO Qixin . Study on nonlinear dynamic meshing force of involute SplineCouplings in aero-engine with misalignment ［D］. Xi’an ： Shaanxi University of Science & Technology ， 2020 ： 23 - 37 .

LIU S G ， MA Y H ， ZHANG D Y ， et al . Studies on dynamic characteristics of the joint in the aero-engine rotor system ［J］. Mechanical Systems and Signal Processing ， 2012 ， 29 ： 120 - 136 .

HU X L ， HU B ， ZHANG F T ， et al . Influences of spline assembly methods on nonlinear characteristics of spline-gear system ［J］. Mechanism and Machine Theory ， 2018 ， 127 ： 33 - 51 .

ZHU H M ， CHEN W F ， ZHU R P ， et al . Modelling and dynamic analysis of spline-connected multi-span rotor system ［J］. Meccanica ， 2020 ， 55 （ 6 ）： 1413 - 1433 .

SHI J L ， MA X G ， XU C L ， et al . Meshing stiffness analysis of gear using the ishikawa method ［J］. Applied Mechanics and Materials ， 2013 ，401/ 402 / 403 ： 203 - 206 .

XUE X Z ， LIU J ， LI Y F ， et al . Nonlinear dynamic analysis of floating involute splines considering comprehensive misalignment ［J］. Journal of Sound and Vibration ， 2023 ， 555 ： 117720 .

ZHANG C ， CAO P ， ZHU R P ， et al . Dynamic modeling and analysis of the spline joint-flexible coupling-rotor system with misalignment ［J］. Journal of Sound and Vibration ， 2023 ， 554 ： 117696 .

YU P C ， WANG C ， LIU Y L ， et al . Analytical modeling of the lateral stiffness of a spline coupling considering teeth engagement and influence on rotor dynamics ［J］. European Journal of Mechanics-A/Solids ， 2022 ， 92 ： 104468 .

覃汝庆，朱江新，覃频频 . 驱动桥半轴啮合齿数和长度对半轴强度的影响［J］. 装备制造技术， 2016 （ 9 ）： 26 - 28 .

QIN Ruqing ， ZHU Jiangxin ， QIN Pinpin . The number of teeth and the length engagement of drive axle shaft affect the axle strength ［J］. Equipment Manufacturing Technology ， 2016 （ 9 ）： 26 - 28 .

王先旭 . 基于修形的变厚齿轮副非线性振动特性研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2023 ： 42 - 61 .

WANG Xianxu . Research on nonlinear vibration characteristics of beveloid gear pair based on modification ［D］. Harbin ： Harbin Institute of Technology ， 2023 ： 42 - 61 .

施则高 . 航空发动机复杂转子的转静子碰摩动力学特性研究［D］. 南京：南京航空航天大学， 2020 ： 11 - 13 .

SHI Zegao . Research on dynamic characteristics of complex rotor of aero-engine with rubbing of rotor and stator ［D］. Nanjing ： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics ， 2020 ： 11 - 13 .

AL-HUSSAIN K M . Dynamic stability of two rigid rotors connected by a flexible coupling with angular misalignment ［J］. Journal of Sound and Vibration ， 2003 ， 266 （ 2 ）： 217 - 234 .

赵宁，付晨曦，赵永志，等 . 基于动力学的分扭传动系统均载特性分析［J］. 机械传动， 2014 ， 38 （ 11 ）： 22 - 25，35 .

ZHAO Ning ， FU Chenxi ， ZHAO Yongzhi ， et al . Load sharing characteristic analysis of a torque-split transmission system based on dynamics ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2014 ， 38 （ 11 ）： 22 - 25，35 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

摆线针轮啮合刚度计算与仿真分析研究

非对称齿轮啮合刚度精确求解及齿廓参数分析

一次性谐波齿轮的裂纹扩展仿真与啮合刚度研究

细高齿齿轮啮合刚度及动态特性研究

乏燃料反应器面齿轮传动的动载特性