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CFM56-7涡扇发动机增压级转子实物造型-3D建模.rar

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    编号:20181030002726201    类型:共享资源    大小:19.19MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    CFM56 发动机 增压 转子 实物 造型 建模
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    本科毕业设计(论文)CFM56-7 涡扇发动机增压级转子实物造型-3D 建模学生姓名: 刘华 专 业: 飞行器动力工程 学 号: 120145117 指导教师: 张银波 所属学院: 航空工程学院 二〇一六年六月中国民航大学本科毕业设计(论文)CFM56-7 涡扇发动机增压级转子实物造型-3D 建模The 3D Printing and Modeling of Turbofan Engine CFM56-7’s Booster Stage学生姓名:刘华专 业:飞行器动力工程学 号:120145117指导教师:张银波学 院:航空工程学院2016 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 要以 CFM56-7 增压级转子作为研究目标,主要研究其增压级转子的结构、尺寸以及装配过程。结合国内一线航空营运公司的生产资料(主要是 AMM 手册、APC 手册)以及航空发动机基本结构、原理等相关教材,在充分了解 CFM56-7 增压级转子各零部件结构的前提下,设定合适的尺寸长度、各部件相对装配关系,然后利用 3D绘图软件 solidworks 按照一定比例绘制各个零部件的实体模型,并在软件中进行虚拟装配,制作出完整的 CFM56-7 低压压气机模型装配体。在完成的装配体中设置动画效果,模拟增压级转子的实际运行效果。最后将各部分零部件和装配体通过 3D打印机按照一定比例将各部件打印出来,并按照实际装配流程装配各个部件。关键词:CFM56-7 增压级转子;solidworks ;实物造型;3D 打印AbstractAimed at CFM56-7’s turbo booster rotor as the research target, research the structure, size and assembly process of booster rotor. Combined with domestic sophisticated producing information of operating airlines (mainly AMM manual, APC manual) as well as the related materials of the basic structure and principle of aircraft engine, render every parts and components’ entity model, then make a virtual assembly by using 3D drawing software Solidworks after fully understanding the CFM56-7 booster stage’s structure of components and setting a appropriate length and size. In order to Simulating the actual running effect of the booster stage rotor, add animated films in the completed assembly. Finally, print all parts according to a certain proportion through 3D printer and assembly all the components according to the actual producing process.Key Words: CFM56-7’s booster rotor; Solidworks; Entity modeling; 3D printer1目 录第 1 章 绪论 ........................................................................................................................11.1 论文的背景和意义 ................................................................................................11.2 CFM56-7 发动机介绍 ...........................................................................................11.3 solidworks 的介绍 .................................................................................................21.4 3D 打印机的介绍 ..................................................................................................2第 2 章 CFM56-7 增压级 ...................................................................................................32.1 概述 ........................................................................................................................32.2 CFM56-7 增压级组成 ...........................................................................................32.2.1 静子叶片 ......................................................................................................32.2.2 转子叶片 ......................................................................................................42.2.3 鼓筒 ..............................................................................................................42.2.4 叶片的定位 ..................................................................................................5第 3 章 CFM56-7 增压级三维建模 ...................................................................................63.1 三维建模思路 ........................................................................................................63.2 CFM56-7 增压级三维建模 ...................................................................................63.2.1 第一级静子(进气导向器)建模 ..............................................................63.2.2 第二级静子建模 ........................................................................................103.2.3 第三级静子建模 ........................................................................................123.2.4 第四级静子建模 ........................................................................................133.2.5 转子叶片建模 ............................................................................................173.2.6 鼓筒建模 ....................................................................................................173.2.7 螺栓建模 ....................................................................................................19第 4 章 CFM56-7 增压级装配设计及打印 .....................................................................204.1 概述 ......................................................................................................................204.2 静子的装配设计 ..................................................................................................204.2.1 单级静子的装配 ........................................................................................204.2.2 多级静子的装配 ........................................................................................214.3 转子叶片与鼓筒的装配 ......................................................................................224.4 静子与转子的装配 ..............................................................................................224.5 零部件与装配体的打印 ......................................................................................23第 5 章 结论 ......................................................................................................................252参考文献 ..............................................................................................................................26致 谢 ................................................................................................................................28附录:外文翻译资料 .............................................................................................................29中国民航大学本科毕业设计论文1第 1 章 绪论1.1 论文的背景意义随着科技的进步,基于信息技术、精密机械以及材料科学的3D 打印技术迅猛发展,在诸如工业制造、生物医疗、建筑工程等领域得到了广泛的应用;3D 打印具有设备简便、生产技术简单、成型产品精度高等特点,自出现以后便得到了迅速的推广,并且越来越大众化;同时随着技术的提高,3D 打印产品其精度、尺寸、模型等也得到了大幅度的提高。这些特点使得其在高精度、高安全性、高可靠性要求的航天航空领域开始出现。Solidworks是一款广泛应用于工业生产特别是机械设计的三维制图软件,相比于同类软件,例如CATIA、PRE,solidworks在实现相似功能时毫不逊色且其操作更为简单、页面设计更合理;在功能强大的同时solidworks 提供了各式各样的插件供用户选择,能够针对不同用户提供相应的制图功能。利用solidworks 功能强大且简单易学的特点,根据发动机结构与原理的相关知识绘制发动机零部件结构、装配体等有助于更深刻理解发动机各部分结构的相互关系,提高对发动机内部组成的认识。在中国民航领域,CFM56-7发动机应用十分广泛;通过了解其基本结构,使用solidworks制定一定尺寸绘制其各部分部件的模型并装配,然后运用 3D打印技术按照一定比例复制出具有高仿真效果的发动机模型,能够对压气机、整流器等基本结构有非常直观的印象,并能直接演示CFM56-7增压级特殊的装配顺序,深化对CFM56-7发动机的认识。1.2 CFM56-7 发动机介绍目前国内CFM56-7发动机主要装备于波音737-600/-700/-800,是性能最好的发动机之一。CFM56-7是由CFM国际公司(CFMI)在CFM56-3发动机基础上研发的;CFM系列发动机是以美国F101军用涡扇发动机的核心机为基础发展满足80年代飞机低油耗、低噪声、低污染要求的高涵道燃气涡轮发动机 【1】 。其主要发展历程包括CFM56-2、CFM56-3、CFM56-5A、CFM56-5B 、CFM56-5C、CFM56-7B等6个系列的发动机。CFM56-7开始发展于1993年,在CFM56-3型基础上设计了全新的增压级:第一级增压机转子采用了24个直径为1.55m的宽弦风扇叶片,并将燃烧室由单环改为双环腔;因此相比于CFM56-3,CFM56-7 的噪声和污染显著降低,可靠性却保持不变。CFM系列发动机研发一贯采用大部分沿用、小部分改进的思路,CFM56-7也是如此。相比于CFM56-3, CFM56-7在结构和燃油控制方面做出了较大改进。结构方中国民航大学本科毕业设计论文2面,CFM56-7增压级转子第一级采用了24片宽弦叶片,去掉了传统叶片的减震凸台,使得叶片的重量减轻;同时宽弦叶片的使用,使得发动机抗外物击打能力得到显著提升,增加了发动机可靠性。在燃油控制方面,CFM56-3主要依靠功率管理控制器(PMC)以及发动机主控制器( MEC)来实现。在所有工作状态下,MEC通过计量流经燃油喷嘴的流量来控制发动机转速(N2) ,而 PMC根据风扇进口的静温和静压自动计算起飞N1,并通过功率杆角度信号选择推力大小。而 CFM56-7采用的是全权限数字电子控制器(FADEC) ,其核心为EEC。EEC它是一个双通道(通道A 和B)计算机。正常工作时,EEC从一个通道(通常为通道A ,通道B 作为备用)接收信号并计算控制指令,然后发送给液压机械组件(HMU) ,HMU 接受指令实现发动机的控制。因此相比CFM56-3,CFM56-7 噪声和排放污染显著降低,维护成本相对降低。1.3 solidworks 的介绍SolidWorks是全球著名的达索系统(Dassault Systemes S.A)旗下的子公司。solidworks软件是世界上第一款基于Windows系统开发的三维 CAD软件,是一款主要用于机械设计软件的视窗产品。软件的组件繁多,具有简单易学、操作方便、技术创新三大特点,用户可以根据自己的实际需求在安装时选择所需要的组件和各种插件,这使得SolidWorks 在各个相关领域占据了主导地位 【2】 。SolidWorks 软件具体功能包括3D实体建模、大型装配体设计、钣金设计、塑料与铸造零件设计等。根据客户的不同需求,软件能够提供各种不同的设计方案供客户选择,并能够优化设计思路,减少实际生产过程中的错误,提高产品质量。 除了功能强大,SolidWorks操作十分简便,对每个使用软件的工程师和设计者来说,软件的操作越简单、方便,越容易学习,其可操作性也就越强,进行实际操作时也就越容易、越高效。SolidWorks提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。 “全动感的”的用户界面减少设计步骤,减少了多余的对话框,从而避免了界面的零乱 【3】 。进行产品设计时,SolidWorks提供了从最基础的平面草图,到最新开发的 3D实体建模、工程图等。在进行装配体装配时,SolidWorks 独有的拖拽功能使的用户在能够在比较短的时间内完成大型装配体的设计和装配。1.4 3D 打印机的介绍3D打印机(3D Printers) ,即一种快速成形技术的机器,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术 【4】 。目前3D打印机主要有3大类:熔融沉积成型技术( FDM) 、光固化成型技术(SLA) 、选择性激光烧结技术成型(SLS ) 。随着制造成本的降低和打印材料的多样化,3D打印机正在逐步进入日常生活中。在本课题研究中使用的 3D打印软件为
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