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PW1100G冷端部件的三维建模及虚拟装配.rar

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    编号:20181030002726282    类型:共享资源    大小:2.70MB    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 冷端部件的三维建模及虚拟装配学生姓名: 李 佳 昱 专 业: 飞行器动力工程 学 号: 130141114 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 冷端部件的三维建模及虚拟装配3D Modeling and Virtual Assembly of PW1100G Cold End Parts学生姓名:李佳昱专 业:飞行器动力工程学 号:130141114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 要论文以 PW1100G 发动机为研究对象。首先介绍了课题研究的背景和意义,大概了解课题的研究背景和现状,并对课题用到的 CATIA V5 软件进行了介绍。接着通过参考发动机的 AMM 手册和图片等相关资料,对 PW1100G 发动机进行学习,并重点对发动机冷端各个主要部件的结构进行了学习。这部分介绍了 PW1100G 发动机冷端的各组成部件,并对各组成部件的结构特点、构成材料、具有的优缺点进行介绍,目的是能够理解发动机冷端部件的构造,功能和工作原理。最后详细讲解了如何运用CATIA 软件对各组成部件的实体建模过程。建模零部件包括整流锥,风扇单元体,风扇齿轮驱动系统,低压和高压压气机,机匣等主要部件。建模完成后进行冷端部件的虚拟装配。关键词:PW1100G 发动机;冷端部件;CATIA AbstractThe paper is based on PW1100G engine. First introduced the background and significance of the research, probably understand the research background and current situation, and the subject used CATIA V5 software were introduced. The PW1100G engine is then studied by referring to the AMM manual and picture of the engine, and the structure of the main components of the engine cold end is studied. This part introduces the components of the cold end parts of PW1100G engine, and introduces the structure and characteristics of the components and the advantages and disadvantages of each component. The purpose is to understand the structure, function and working principle of the cold end components of the engine. Finally, we explain how to use CATIA software to model the entities of each component. Modeling components include rectifier cone, fan unit body, fan gear drive system, low pressure and high pressure compressor, case and other major components. Virtual assembly after cold end parts modeling is complete.Key Words: PW1100G engine;Cold end parts;CATIAI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 ..........................................................................................11.3 CATIA V5 软件介绍 .............................................................................................2第 2 章 PW1100G 发动机冷端部件 ..........................................32.1 概述 ........................................................................................................................32.2 冷端部件 ................................................................................................................32.2.1 风扇单元体 ..................................................................................................32.2.2 风扇中级机匣 ..............................................................................................42.2.3 低压压气机 ..................................................................................................42.2.4 压气机中级机匣 ..........................................................................................42.2.5 高压压气机 ..................................................................................................42.2.6 发动机主轴承 ..............................................................................................5第 3 章 PW1100G 发动机冷端部件建模 .......................................63.1 建模准备及思路 ....................................................................................................63.2 冷端部件建模 ........................................................................................................63.2.1 风扇单元体建模 ..........................................................................................63.2.2 风扇中级机匣建模 ....................................................................................143.2.3 低压压气机建模 ........................................................................................183.2.4 压气机中级机匣建模 ................................................................................213.2.5 高压压气机建模 ........................................................................................223.2.6 其他重要零部件建模 ................................................................................25第 4 章 虚拟装配 .......................................................264.1 风扇单元体虚拟装配 ..........................................................................................264.2 风扇中级机匣装配 ..............................................................................................274.3 低压压气机装配 ..................................................................................................274.4 压气机中级机匣装配 ..........................................................................................284.5 高压压气机装配 ..................................................................................................284.5 冷端部件总装配 ..................................................................................................29第 5 章 结论 ...........................................................30参考文献 ...............................................................31II致 谢 .................................................................32附录:外文翻译资料 .....................................................33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近年来,我国民航业取得了长足进展,一是国内航空运输持续快速增长,成为国民经济的重要组成部分。二是国际航空运输取得长足进步,成为世界民航发展的重要推动力。三是航空货物运输快速增长,成为航空运输新的增长点。四是航线网络不断拓展,初步形成完整的航空运输网络。五是机队规模迅速扩大,提高了航空运输能力。六是基础设施建设成绩巨大,运输保障能力大幅提高。并且随着我国具有完全自主知识产权的国产大飞机 C919 顺利完成首飞,标志着我国成为当今世界名副其实的航空运输大国,在中国经济社会发展和世界民航事业发展的进程中,扮演着愈来愈重要的角色。随着高科技技术的快速发展,尤其是三维建模技术的快速发展,三维建模技术已经成为人们用来描述自己的想法的最好的手段。在世界上很多国家,三维建模技术已经得到了广泛的应用。尤其是应用在在设计和生产中。最重要的是该项技术已经应用在飞机制造的过程中,并收到了很好的效果。三维建模的设计技术可保证设计意图的完整性和可实现性,并且具有高效率性、产品的设计高质量性以及设计意图可以直观的表现出来,使得人们对设计产品有直观的印象等优点。随着我国加大对教育系统的投入力度,三维建模设计与虚拟装配技术已经得到了教育行业的普遍关注,并且发展极为迅速。开发以 CATIA 为平台的三维建模技术,无疑是给教学方面提供了一个新的平台。CATIA 的三维建模技术能够清楚的把系统构件从 360 度完全展示出来,尤其是能够对那些内部结构异常复杂的系统构件的教学实体进行三维建模。从而提高了教学质量,加深了学生的理解。1.2 PW1100G 发动机介绍PW1100G 是选择为空中客车 A320neo(新引擎选件)供电的下一代涡扇发动机之一。 PW1100G 采用齿轮式涡轮风扇(GTF)系统,通过采用最先进的复合材料和部件技术,提高燃油效率,排放和噪音。它是一种具有超高旁路比,低速齿轮驱动风扇的轴流双歧管涡轮风扇发动机。PW1100G 发动机的优点:传统的燃气涡轮发动机不能像 PW1100G 那样有效地执行。低压压气机机和低压涡轮被限制在低于最佳操作速度,使得风扇速度可以保持在对于风扇直径最有效的范围内,并且 PW1100G 的齿轮传动技术允许风扇和低压转子以最佳速度运行以达到峰值效率。这些性能的改善降低了燃油消耗,空气污染和噪音。同时,运营成本和对环境的影响大大降低。中国民航大学本科毕业设计论文2进气口为环形,无进口导流叶片,在流道外壁设置有消音衬板,有防冰装置。风扇为单级轴流式,风扇转子包括入口锥体和 20 个具有加强前缘的风扇叶片。 风扇直径为 81 英寸。风扇转子由 1 和 1.5 号两个圆锥滚子轴承支撑。低压压气机为 3 级轴流式,通过风扇驱动齿轮系统(FDGS)连接到风扇转子的前部。高压压气机有 8 级,而传统的涡轮风扇发动机需要 10 到 17 级。较低的级是由于 FDGS 产生的效率。燃烧室由内室和外室衬套组件,隔板和罩组件组成。隔板具有燃料喷嘴导向器和旋流器,并提供 HPC 出口空气和燃烧气体的分离。高压涡轮为 2 级轴流式,转子由 4 号滚棒轴承提供径向支撑。第二级叶片是中空的,以允许叶片内部冷却。低压涡轮为 3 级轴流式,涡轮机匣引出风扇后的空气进行间隙控制。尾喷管为固定面积收敛型喷管,风扇流道内设置反推力装置。PW1100G-JM 发动机技术数据为:推力为 24000-33000 磅;总压比为 47:1;旁路比为 12:1,适用机型为 A319、A320、A321。1.3 CATIA V5 软件介绍CATIA 是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写。是法国 Dassault System 公司的 CAD/CAE/CAM 一体化软件,居世界CAD/CAE/CAM 领域的领导地位,广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子\电器、消费品行业,它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域,其特有的 DMU 电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA 提供方便的解决方案,迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。包括:从大型的波音 747 飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒,几乎涵盖了所有的制造业产品。CATIA 源于航空航天业,但其强大的功能以得到各行业的认可,在欧洲汽车业,已成为事实上的标准。CATIA 的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。波音飞机公司使用CATIA 完成了整个波音 777 的电子装配,创造了业界的一个奇迹,从而也确定了CATIA 在 CAD/CAE/CAM 行业内的领先地位。CATIA V5 版本是 IBM 和达索系统公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的 CATIA V5 版本,可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。本课题是基于 CATIA V5 R20 版本为平台,对 PW1100G-JM 发动机冷端部件进行建模,主要用到的是零部件设计模块,曲面设计模块和装配模块。中国民航大学本科毕业设计论文3第 2 章 PW1100G 发动机冷端部件2.1 概述 在现代民用涡扇发动机中,冷端部件提供整个发动机一半以上的推力,并且为热端部件的正常工作提供保障,同时具有为空调引气,为涡轮主要间隙控制提供引气等重要功能。冷端部件是指发动机燃烧室之前的所有部件,由风扇单元体,低压压气机和高压压气机等重要部件组成。 2.2 冷端部件2.2.1 风扇单元体一、进气整流锥 :PW1100G 发动机的进气整流锥位于风扇转子前部,是引导发动机进气气流的空气动力整流罩,可以对进入发动机的空气有一个预导向的作用。由前锥体和后锥体两段组成,锥体由复合材料制成。 其锥体前缘与锥盖通过五个螺栓连接,锥体的后缘通过螺栓连接到风扇轮毂,并且是风扇叶片固定系统的一部分。锥体从 2.5 级引气引出连续的空气进行防冰。锥体周围的排气孔用于排放防冰空气。二、风扇转子:风扇转子吸入环境空气,并提供必要的第一级压缩,以产生发动机产生的 90%以上的推力。风扇转子包括入口锥体和 20 个具有加强前缘的风扇叶片, 风扇直径为 81 英寸。风扇叶片为中空铝材质。风扇转子由 1 号和 1.5 号两个圆锥滚子轴承支撑。从发动机后端看,风扇沿顺时针方向转动。 风扇连接到风扇驱动轴,风扇驱动齿轮通过风扇驱动轴提供转动风扇的动力。三、风扇齿轮驱动系统(FDGS):位于风扇转子和低压压气机(LPC)之间,并连接到风扇中间壳体。FDGS 由中央太阳齿轮组成,由中心轴承和外圈齿轮支撑的五颗星齿轮包围。风扇驱动齿轮系统允许风扇和低压压气机或低压涡轮以不同的速度运行,分别提高其性能和效率。FDGS 的齿轮降低了 LPC 输入的速度,为风扇提供了较慢的输出速度,并提高了风扇效率。传统的发动机的风扇和涡轮以同一个速度运行。 PW1100G-JM 发动机允许这些组件以独立速度运行。为了实现这一点,FDGS 通过齿轮系统从低压转子传送动力,减少到风扇的输出。该过程将正常的 1:1 转向比改变为 3:1,或者低压转子转三圈风扇转一圈。工作原理:FDGS 采用的星形齿轮减速单元,低压压气机和低压涡轮的转矩通过输入联轴器转动太阳齿轮。然后,太阳齿轮接合星形齿轮,驱动外圈齿轮和风扇以
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