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PW1100G热端部件的三维建模及虚拟装配.rar

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    编号:20181030002726153    类型:共享资源    大小:14.65MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    PW1100G 部件 三维 建模 虚拟 装配
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    本科毕业设计(论文)PW1100G 热端部件的三维建模及虚拟装配学生姓名: 郝彤星 专 业: 飞行器动力工程 学 号: 13014109 指导教师: 张银波 所属学院: 航空工程学院 二〇一七年六月中国民航大学本科毕业设计(论文)PW1100G 热端部件的三维建模及虚拟装配The three-dimensional Modeling and Virtual Assembly of PW1100G Hot Section Components学生姓名:郝彤星专 业:飞行器动力工程学 号:130141109指导教师:张银波学 院:航空工程学院2017 年 6 月创见性声明本人声明:所呈交的毕业论文是本人在指导教师的指导下进行的工作和取得的成果,论文中所引用的他人已经发表或撰写过的研究成果,均加以特别标注并在此表示致谢。与我一同工作的同志对本论文所做的任何贡献也已在论文中作了明确的说明并表示谢意。毕业论文作者签名: 签字日期: 年 月 日本科毕业设计(论文)版权使用授权书本毕业设计(论文)作者完全了解中国民航大学有关保留、使用毕业设计(论文)的规定。特授权中国民航大学可以将毕业设计(论文)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计(论文)的复印件和磁盘。(保密的毕业论文在解密后适用本授权说明)毕业论文作者签名: 指导教师签名:签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日摘 要本论文以 PW1100G 齿扇发动机热端部件为研究目标,主要研究其燃烧室、涡轮、涡轮排气机匣的结构、尺寸、装配过程以及工作原理。因此查找了国内一线航空营运公司的生产资料(主要是 AMM 手册、IPC 手册)以及航空发动机基本结构、原理的相关教材,在充分了解 PW1100G 齿扇发动机热端各零部件结构的前提下,设定合适的尺寸长度并利用 3D 绘图软件 CATIA 绘制各个零部件的模型,然后进行虚拟装配。关键词:PW1100G 齿扇发动机热端部件;CATIA;三维建模AbstractIn this paper, the structure, size, assembly process and working principle of the combustion chamber, turbine and turbine exhaust box are mainly studied in the hot section of PW1100J. Therefore, we have found the relevant materials of the basic structure and principle of the first-line aviation operation company (mainly AMM manual, IPC manual) and the basic structure and principle of the aeroengine. Under the premise of fully understanding the structure of PW1100J fan- The size of the appropriate size and use the 3D drawing software CATIA to draw the various parts of the model, and then virtual assembly.Key words: PW1100J gear drive turbofan engine hot section;CATIA; 3D modelingI目 录第 1 章 绪论 ............................................................11.1 课题研究的背景及意义 ........................................................................................11.2 PW1100G 发动机介绍 ..........................................................................................11.2.1 简介 ..............................................................................................................11.2.2 结构和系统 ..................................................................................................21.3 CATIA 软件的介绍 ...............................................................................................4第 2 章 PW1100G 发动机热端部件单元体 ...................................62.1 概述 ........................................................................................................................62.2 单元体组件 ............................................................................................................62.2.1 燃烧室单元体 ..............................................................................................62.2.2 高压涡轮单元体 ..........................................................................................72.2.3 涡轮中介机匣单元体 ..................................................................................82.2.4 低压涡轮单元体 ..........................................................................................82.2.5 涡轮排气机匣单元体 ..................................................................................9第 3 章 PW1100G 发动机热端部件三维建模 ................................113.1 建模准备及思路 ..................................................................................................113.2 燃烧室单元体各组件建模 ..................................................................................113.2.1 确定建模使用的剖面图、建立坐标系以及新建零件 ............................113.2.2 燃烧室内、外机匣建模 ............................................................................123.2.3 内、外火焰筒建模 ....................................................................................133.2.4 热障涂层固定螺栓、通气孔、火花塞孔的建模 ....................................133.2.5 扩压器建模 ................................................................................................153.2.6 高压涡轮第一级导向器建模 ....................................................................173.3 高压涡轮单元体各组件建模 ..............................................................................183.3.1 高压涡轮第一级转子建模 ........................................................................183.3.2 高压涡轮第二级静子建模 ........................................................................193.4 涡轮中介机匣单元体建模 ..................................................................................203.5 低压涡轮单元体各组件建模 ..............................................................................213.5.1 低压涡轮第一级转子建模 ........................................................................213.5.2 低压涡轮第二级涡轮导向器建模 ............................................................213.6 涡轮排气机匣单元体各组件建模 ......................................................................22II第 4 章 热端部件虚拟装配 ...............................................24第 5 章 结论 ...........................................................27参考文献 ...............................................................28致 谢 .................................................................29附录:外文翻译资料 .....................................................30中国民航大学本科毕业设计论文1第 1 章 绪论1.1 课题研究的背景及意义21 世纪是中国民航业迅速蓬勃发展的关键时期,为了满足中国民航商业运输的需要,我国需向欧美国家引进大量客机,例如波音,空客等飞机。现阶段我国也在努力研发拥有自主知识产权的飞机,特别是在今年 5 月 5 日由中国商飞公司自主研制的 C919 大型客机成功首飞更是加速了我国由民航大国向民航强国跨进的步伐。虽然我国的大飞机计划早已提上日程,但是对于研发更为困难的被誉为工业皇冠上的明珠—民航发动机却迟迟未见明显的进展,这足以显示出民航发动机研发的难度之大。目前民航发动机产业基本由通用,普惠和罗罗三大发动机制造厂商所统治。我校作为全国民航一流院校,肩负着民航强国的历史使命,作为我校飞行器动力工程专业的一名学生,深知肩负自己的责任,任重而道远。在此我希望能为我国民航发展贡献最大的力量,同时为了能使同学们更好的学习民航发动机,了解当今新型发动机 PW1100G 的构造,在此将 PW1100G 发动机的热端部件单元体通过使用CATIA 进行三维建模,让自己更深入学习发动机的原理和构造,也对同学们学习涡轮风扇发动机有所帮助。1.2 PW1100G 发动机介绍1.2.1 简介PW1100G-JM 涡轮风扇发动机为空客 NEO 提供动力。其是轴流式,双转子发动机。其有着超高的涵道比和较低速的齿轮驱动风扇。其有一个核心安装角钢和一个主齿轮箱,安装在吊架上,吊架在机翼前缘的下前方。如同所有的动力装置一样,引擎为航空器提供前进的动力,还为飞机系统提供电源和液压。另外,其还为飞机的环境控制系统提供增压空气,包括客舱的增压,加热和湿润。动力装置包括基本的引擎和引擎的控制部件,短舱(机翼或机身上为安装发动机而用的流线形壳体) ,和发动机装配组件。引擎由 FADEC(full authority digital electronic engine controls,全权数字电子发动机操纵机构)系统控制,被设计得可以安全可靠的操作。PW1100G-JM 的先进性:传统的燃气涡轮发动机没有 PW1100G-JM 高效,传统发动机的低压压气机和低压涡轮被限制在最佳运行速度以下,这样风扇的速度才能维持在对于风扇直径来说的一个最高效的范围。中国民航大学本科毕业设计论文2PW1100G-JM 的齿轮驱动技术使得风扇和转子在各自的最佳速度上运行,达到最大效率。这些性能上的改进减少了燃油消耗,空气污染,和噪声。同时,大大减少了运行费用和对环境的影响。1.2.2 结构和系统气路结构:描述组成气流通过引擎的主要路径的引擎模块。是可以作为单独的元件从发动机上拆卸和安装的一个部分的模块。气路模块以及其级数列出在下:风扇转子:1 个、低压压气机:3 个、高压压气机:8 个、高压涡轮:2 个、低压涡轮:3 个发动机法兰盘:发动机法兰盘是发动机另外一个特色,其有许多结构上的目的,包括:1.将模块组件连接在一起2.支撑发动机的流线型外壳/机舱3.支撑用于安装发动机部件的托架图 1-1 法兰盘的模块详情图A: 进气整流罩附件、D:V 形槽、E:高压压气机、H :扩压器机匣、M:高压涡轮、N1:低压涡轮、P:涡轮排气机匣、T0:排气套筒喷嘴附件、 Ti:排气塞附件。部件、单元体之进气整流罩:进气道整流罩通过铝制的进口贴环保护发动机风扇的壳体法兰盘 A。外筒是一个延伸的从进气道唇口接口到风扇前缘的两件一套组件。外筒在 5 点钟和 7 点钟方向有两个剪接的接点。中国民航大学本科毕业设计论文3风扇整流罩:风扇整流罩组件由风扇机匣、风扇出口导流叶片、风扇出口衬垫片段、风扇出口整流罩以及支撑杆组成。风扇机匣是单层的复合材料,其内表面是声学处理过的可以减小噪音。一块风扇叶片摩擦带区域防止叶尖接触风扇机匣。风扇驱动齿轮系统:此系统是由一个中心太阳轮和 5 个环绕其的行星轮组成,行星轮是由颈部轴承和外环齿轮所支撑。一种扭力框架和灵活安装帮助次系统的输入轴对准风扇驱动齿轮,同时也减少了像起飞时风扇和低压转子传输给此系统的额外负载。风扇驱动齿轮是一套行星齿轮减速机构,其从低压转子汲取扭矩,并且通过输入轴将扭矩用来驱动太阳轮。太阳轮然后以相反于行星轮的方向驱动外环齿轮,此齿轮是连接到风扇轴的风扇毂筒上。低压转子和风扇毂筒的转速比率约为 3:1。行星轮和连接到其的承载物并不绕着太阳轮转动,太阳轮啮合着行星轮,以较低的速度驱动着行星轮向着低压转子驱动太阳轮再驱动外环齿轮相反的方向转动。这样的设计允许较低的风扇转速和较高的低压转子转速,从而增加了压气机的效率。LPC(LOW PRESSURE COMPRESSOR,低压压气机):低压压气机是由三级整体的装有叶片的转子和两级静叶组成的。第三级静子是压气机中介机匣组件的一部分。连接杆把低压压气机连接至第一、二、三级转子上面。低压涡轮轴用花键插入低压压气机毂筒里面,2 号轴承支撑着低压压气机和低压涡轮的前部。在低压压气机的后部有被作动器、连杆、直角摇臂连杆控制的 2.5 级放气活门。放气活门释放来自低压压气机的空气,以提高发动机的稳定性。从发动机后方向前看,低压转子以逆时针方向转动。HPC(HIGH PRESSURE COMPRESSOR,高压压气机):压气机有 8 级,相比于传统的涡轮风扇发动机则需要 10 到 17 级增压级。较低的级数归功于风扇齿轮驱动系统的高效率。8 级转子是由整体带有叶片的转子组成。高压压气机是被一根连接着高压压气机前后毂筒的连杆轴连接着的,并且向后延伸至高压涡轮。3 号滚珠轴承径向和轴向固定着高压压气机的前部,4 号棍棒轴承径向固定着高压压气机的后部。这两个轴承都是滑油减震轴承,这样能减少磨损并且降低高压压气机的转动震动。可变进口导流叶片和前三级可变静子叶片能以最高效的气流形式变动。一系列调节环和连接杆连接至主要和次要作动筒,一起作用连接着可调静子叶片。剩余的4 至 7 级静子是固定安装的,这些安装在环形机匣上的静叶向内延伸直到临近转子的静子摩擦面封严。第八级静叶(也叫出口导流叶片)是一种浇铸、单层设计。
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