高速行星人字齿轮风阻功率损失预测模型研究
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西安航空职业技术学院

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中图分类号:

TH17; TP18

基金项目:

陕西省教育厅科研计划项目(25JR092);2025年度校级教育教学改革研究项目(一般项目:25XHJG012)


Research on the Prediction Model for Windage Power Loss in High-Speed Planetary Herringbone Gears
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    摘要:

    由于行星人字齿轮传动系统拥有具有承载能力高、传动平稳、传动效率高以及噪声低等优点,常作为主要传动系统应用于齿轮传动涡扇式(GTF)航空发动机与直升机减速器中。当齿轮线速度过大时,除行星人字齿轮传动啮合时的摩擦损失,还包括流体对齿轮的风阻功率损失。为了进一步研究理论分析及预测风阻的方法,从而更好地实现降阻的目的,本文以圆盘为基础分析模型,再通过假设流体运动的边界条件,将人字齿轮的齿面、退刀槽面、齿轮两侧端面以及圆周面作为研究对象,单独构建其风阻损失预测模型,最后通过CFD分析验证预测模型结果的准确性。经仿真分析验证表明:对单个齿轮来说,其齿面风阻功率损失值最大,约占齿轮总风阻功率损失的90.6%;且该预测模型预测值与仿真值的最大误差约为8.3%,预测模型计算效果较好。

    Abstract:

    Planetary herringbone gear transmission systems are widely used in Geared Turbofan (GTF) aero-engines and helicopter reducers due to their high load capacity, smooth transmission, high efficiency, and low noise. However, at high gear linear velocities, significant windage power loss occurs due to fluid resistance in addition to meshing friction losses. To improve theoretical methods for analyzing and predicting windage loss, this study develops separate prediction models for the tooth surfaces, tool relief grooves, both end faces, and the circumferential surface of herringbone gears, based on a simplified disc model and assumed fluid boundary conditions. CFD simulations were used to validate the predictions. Results show that for a single gear, windage loss from the tooth surfaces accounts for approximately 90.6% of the total windage power loss. The maximum error between predicted and simulated values is about 8.3%, indicating good accuracy of the proposed model.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

张玉中,李林林,叶援俊.高速行星人字齿轮风阻功率损失预测模型研究计算机测量与控制[J].,2026,34(8):90-97.

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  • 收稿日期:2026-01-13
  • 最后修改日期:2026-02-23
  • 录用日期:2026-02-27
  • 在线发布日期: 2026-09-01
  • 出版日期:
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