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CFM56-7低压压气机实物模型制作.rar

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    CFM56 低压 压气 实物 模型 制作
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    本科毕业设计(论文)CFM56-7 低压压气机实物模型制作学生姓名 : 杨州 专 业 : 飞行器动力工程 学 号 : 100141235 指导教师 : 张银波 所属学院 : 航空工程学院 二〇一四年 六 月中国民航大学本科毕业论文(设计)CFM56 低压压气机实物模型制作Physical Production of CFM56 Engine Low-Pressure Compressor学生姓名 : 杨 州专 业 : 飞行器动力工程学 号 : 100141235指导教师 : 张银波学 院 : 航空工程学院2014 年 6 月中国民航大学本科生毕业论文创见性声明本人声明:所呈交毕业论文是本人在指导教师指导下进行工作和取得的成果,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 日中国民航大学本科生毕业论文摘 要在中国航空业迅速发展的今天,对飞机维修人员而言,了解飞机发动机的内部具体构造非常重要。如何利用 CATIA V5 软件对 CFM56-7 发动机低压压气机进行三维建模已经变得非常重要。CFM56-7 发动机低压压气机各个部件的尺寸与比例主要是根据 737NG 系列 AMM 手册、IPC 手册。使用 CATIA 装配技术来做出的 CFM56-7 发动机实体模型是研究该型号发动机各个系统部件如何完整的装配在一起并使之安全稳定工作的一种有效方法。同时,在教学上,CATIA 的三维建模技术还得到了广泛应用,使之成为了一种有效解决实体发动机价格昂贵,拆装复杂的问题。根本性地解决了教学上应用实践不足严重的问题。同时拓宽了教学深度,便于复杂结构的分析与研究。论文主要讲述了利用 CATIA 软件对 CFM56-7 发动机低压压气机进行三维建模,并完成其装配。各个系统部件的草图及尺寸数据都是通过对 AMM、IPC 和 CFM56-7 发动机部件识别手册的研究比例获得。采用 CATIA 软件对其建立三维模型,希望通过对 CFM56-7 发动机低压压气机各分系统的研究,更加深入了解低压压气机各分系统的内部结构及工作原理。关键词:CFM56-7 发动机;低压压气机;CATIA;实物装配中国民航大学本科生毕业论文IAbstractThe rapid development of China's aviation industry today, for aircraft maintenance personnel, understanding the specific aircraft engine internal structure is very important. Therefore. This paper describes how to use CATIA V5 software for CFM56-7 engine low pressure compressor three-dimensional modeling. The size and proportion of CFM56-7 engine low pressure compressor is mainly based on the various components of 737NG series AMM Manual, IPC manual.CATIA assembly techniques makeing use of the CFM56-7 engines together a solid model is an effective way to make it safe and stable work model to study the various system components, how completing engine assembly. Meanwhile, in teaching, CATIA three-dimensional modeling technology has been widely used, making an effective solution to the problem of physical engine is expensive, complex disassembly. A fundamental solution to the practical application of the teaching is a shortage problem. At the same time broaden the teaching depth, ease of analysis and research complex structures.The paper focuses on the use of CATIA software for CFM56-7 engine low pressure compressor three-dimensional modeling, and completes its assembly. Sketch and dimension data of the individual system components are proportional to the research AMM, IPC and CFM56-7 engine parts identification manual available. Using CATIA software to build a three-dimensional model of hopes that through the CFM56-7 engine low pressure compressor subsystems researching, in-depth understands of the internal structure and works principle of the low pressure compressor of each subsystem.Key Words: CFM56-7 Engines; Low Pressure Compressor; CATIA; Assembly Design中国民航大学本科生毕业论文II目 录摘 要 ..................................................................IAbstract ...............................................................II第 1 章 绪论 ............................................................11.1 课题研究的背景 .................................................11.2 CFM56 系列发动机介绍 ............................................11.3 CATIA 软件的介绍 ...............................................2第 2 章 CFM56 发动机低压压气机的组成 ....................................42.1 概述 ...........................................................42.2 低压压气机的组成 ...............................................4第 3 章 CFM56 发动机低压压气机建模 ......................................63.1 建模思路 .......................................................63.2 CFM56 发动机低压压气机内环的建模 ................................73.3 低压压气机导向器建模 ...........................................93.4 第二、三、四级静子叶片建模 ....................................143.4.1 第二、三、四级静叶的建模 .................................143.4.2 第一级动叶 ...............................................203.4.3 第二级动叶 ...............................................213.4.4 第三极动叶 ...............................................21第 4 章 CFM56 发动机低压压气机装配设计及打印 ...........................254.1 概述 ..........................................................254.2 低压压气机叶片的装配设计 .......................................254.2.1 静子叶片与叶根的装配设计 .................................254.2.2 转子叶片和叶根的装配设计 .................................284.3 低压压气机外机匣的装配设计 ....................................284.3.1 第一级静子叶片的外机匣装配设计 ...........................294.3.2 第二,三,四级外环的装配 .................................304.4 低压压气机外环的整体装配 ......................................304.4 Makerbot Replicator 2 3D 打印机 ................................314.5 Makerbot Replicator 2 3D 打印机工作原理 ........................314.6 Makerbot Replicator 2 3D 打印机实体打印 ........................32第 5 章 结论 ...........................................................33中国民航大学本科生毕业论文III参考文献 ...............................................................34致 谢 .................................................................35附录:外文翻译资料 .....................................................36中国民航大学本科生毕业设计0第 1 章 绪论1.1 课题研究的背景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,三维模型技术已经成为我们用来描述自己的想法的最好的手段。在欧美很多国家,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。最近几年来,随着国家信息化带动工业化战略决策的制定及其中航工业数字化技术应用顶层规模的制定,国家大力发展飞机研制数字化。使得在飞机制造中三维建模的应用有了长足的发展,在某些方面已经接近或者赶上国际先进水平,如在数字样机设计方面,实现了 100%的三维建模和 100%的数字化虚拟装配,在多个飞机型号研制中,已经完全使用数字样机取代虚拟样机 [1]。在 CATIA 装配技术的虚拟样机设计技术的过程中,给总体的设计和规划带来了巨大的好处。使各个分部分的设计能够按照预期完成。节约了大量的人力物力,免去了之前设计过程中大量使用纸张来进行设计的方法。同时降低了设计成本。设计意图可以用来进行设计三维模型和虚拟装配,系统部件的模拟,实现了所见即所得的分析与仿真。回归了人类自然的创造模式,降低了劳动强度,提高了设计质量,减少了设计返工。全三维建模的设计技术可保证设计意图的完整性;保证设计意图的可实现性。同时三维设计的高效率性、以及产品的设计高质量性。设计意图可以直观的表现出来,使得我们对设计产品有直观的印象。可直接应用于后续的仿真与分析,简化分析建模,减少数据转化;是飞机数据化技术应用的基础。全面推动三维设计技术的应用,必将带动我国航空数据化设计技术的跨越式发展,缩短与发达国家的技术差距。当然,会遇到很大的困难,但需要打破传统的设计习惯的活力和决心 [2] 。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。对教学成果的研究起了很大的促进作用,具有很大实用性。由于该种技术完全是在虚拟的环境下,不需要实体的投入,减少了成本。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 CFM56 系列发动机介绍第 1 章 绪论1CFM56 是装载于 B737 飞机或者 A320 飞机上的高涵道比、双转子、轴流式的涡轮风扇发动机,是由美国通用电气公司(GE)和法国国营航空发动机研制公司(SNECMA)组成的国际公司(GEMI)研制生产的。风扇和低压压气机:CFM56-7 使用单级风扇,三级低压低压压气机。低压压气机通过低压轴由低压涡轮驱动,又称为增压级,负责在气流到达高压压气机之前的初级压缩。CFM56-7 使用 22 个宽弦叶片,CFM56-7 使用了在不拆卸发动机的条件下可更换的风扇叶片,这一特性对鸟击等只需要更换数个叶片的情况特别有用。高压压气机:CFM56-7 使用九级高压压气机。进口导流叶叶片和前三级静子叶片可调。静子机匣为对开式,六至九级机匣为双层结构,外层机匣上设有 5 级空气引出口,内层机匣为低膨胀合金制成并在 5 级引出空气包围中,起到了控制压气机后面级间隙的作用。转子鼓筒 1~2 级为钛合金锻件惯性摩擦焊成,3 级盘为钛合金锻件制成,4~9 级为 Rene95 惯性摩擦焊成。转子叶片 1~3 级为钛合金制,4~9 级为 IN718 制成,第 1 级转子叶片叶尖切线速度为 400m/s,展弦比为 1.49。1~3 级叶片固定于轮盘的轴向燕尾槽中,4~9 级固定于环形燕尾槽中。所有转子叶片可单独更换,各级均设孔探仪检查口。燃烧室:短环形。火焰筒由 Hastelloy X 锻环机械加工成,内外壁均有分段气膜冷却。火焰筒头部有 20 个高压空气雾化喷嘴,燃烧室机匣材料为 IN718。高压涡轮:单级轴流式。导向器叶片和转子叶片均用压气机出口空气冷却,高压涡轮与高压压气机组成的高压转子由前后二个轴承支承,由高压压气机第 5 级和第 9 级引来的空气对高压涡轮进行主动间隙控制。低压涡轮:4 级轴流式,涡轮机匣引风扇后空气进行间隙控制,涡轮后机匣为12 个支板结构,中心支承低压转子后支点,低压涡轮轴上 4 号中介轴承支承高压转子。尾喷管:固定面积收敛喷管。风扇流道内设置反推力装置。CFM56 系列发动机的技术数据如下表所示 [3]。表 1-1 CFM56 系列发动机技术数据系列 -3 -5B -7起飞推力(kN)86~98 98~142 87~117总增压比 27.5~30.6 32.6~35.5 32.8空气流量(kg/s )289~322 372~439 307~354涵道比(巡航) 4.9~5.1 5.4~6.0 5.1~5.5中国民航大学本科生毕业设计2内涵流量(kg/s )49,0~52.8 58.0~62.7 50.3~54.5风扇直径(mm)1524 1734 1549长度(mm) 2362 2600 2500质量(kg) 1941 2381 23661.3 CATIA 软件的介绍CATIA 是法国 Dassault System 公司旗下的 CAD/CAE/CAM 一体化软件,Dassault System 成立于 1981 年,CATIA 是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写。CATIA 系列产品已经在七大领域里成为首要的 3D 设计和模拟解决方案:汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、电力与电子、消费品和通用机械制造。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。在世界上有超过 13000 的用户选择了 CATIA。CATIA 源于航空航天业,但其强大的功能已得到各行业的认可,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。模块化的 CATIA 系列产品旨在满足客户在产品开发活动中的需要,包括风格和外型设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工、分析和模拟。CATIA 产品基于开放式可扩展的 V5 架构。通过使企业能够重用产品设计知识,缩短开发周期,CATIA 解决方案加快企业对市场的需求的反应。自 1999 年以来,市场上广泛采用它的数字样机流程,从而使之成为世界上最常用的产品开发系统。CATIA 提供了完备的设计能力:从产品的概念设计到最终产品的形成,以其精确可靠的解决方案提供了完整的 2D、3D、参数化混合建模及数据管理手段,从单个零件的设计到最终电子样机的建立;同时,作为一个完全集成化的软件系统,CATIA 将机械设计,工程分析及仿真,数控加工和 CATweb 网络应用解决方案有机的结合在一起,为用户提供严密的无纸工作环境,特别是 CATIA 中的针对汽车、摩托车业的专用模块,使 CATIA 拥有了最宽广的专业覆盖面,从而帮助客户达到缩短设计生产周期、提高产品质量及降低费用的目的 [4]。
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