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CFM56-7低压涡轮实物造型-3D建模.rar

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    编号:20181030002727650    类型:共享资源    大小:6.21MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    CFM56 低压 涡轮 实物 造型 建模
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    本科毕业设计(论文)CFM56-7 低压涡轮实物造型 -3D 建模学生姓名: 常庆 专 业: 飞行器动力工程 学 号: 120341102 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论文(设计)CFM56-7 低压涡轮实物造型-3D 建模The 3D Printing and Modeling of CFM56-7 Engine Low-Pressure Turbine学生姓名:常庆专 业:飞行器动力工程学 号:120341102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I摘 要随着中国航空业的迅速发展,飞机维修变的越来越深入,因此对于机务,了解发动机的内部构造也变得更加重要。学会如何利用 SolidWorks 软件对 CFM56-7 发动机低压涡轮进行三维建模已经变得非常重要。CFM56-7 发动机低压涡轮各个部件的尺寸与比例主要来源于 737NG 系列 AMM 手册、 IPC 手册。使用 SolidWorks 装配技术做出的 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,SolidWorks 独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计,在教学上,SolidWorks 的三维建模技术大大节省了对于飞机发动机的研究时间,有效解决了实体发动机拆装复杂的问题。也根本性地解决了教学上实践严重不足的问题。该论文主要讲述了如何利用 SolidWorks 软件对 CFM56-7 发动机低压涡轮进行三维建模,并完成装配。各个系统部件的草图及尺寸数据是通过对 AMM、IPC 和CFM56-7 发动机部件识别手册的研究比例获得。采用 SolidWorks 软件对低压涡轮建立实物模型,从而对发动机低压涡轮各部件进行研究,更加深入了解低压涡轮各部件结构及其工作原理。关键词:CFM56-7 发动机;低压涡轮;SolidWorks ;实物装配中国民航大学本科设计毕业论文IIAbstractWith the rapid development of China's civil aviation industry, aircraft maintenance increasingly become professionalize. Therefore, for maintenance person, it is inreasingly important to know internal structure of engines. It is vital to learn how to use SolidWorks to set up 3D modeling of low-pressure turbine of CFM56-7 engine of which most of the assembly units dimension of scale can find on AMM enchiridion of 737NG senes and IPC enchiridion.Uising Solidworks assembly techque to make solid model of CFM56-7 engine is a affencient way to learn how completing components of each system of this type of engine and make it work safety and stably. At the same time ,the unique function of draging of Solidworks make it possible that finish large assemblage design in a short time.In teaching,Solidworks 3D modeling technoledge greatly saves the time that spend on studying aircraft engine,and solve the problem of complexly clismounting and equipping. Also,it radicaly sovel the problem of teaching practice be seriously insuffcient.This paper is about how to use Solidworks to set up 3D modeling of low-presssure turbine of CFM56-7 engine sketch and dimension data of each component of systems are proportional to the search AMM,IPC and CFM56-7 engine parts.Using Solidworks to set up modelingof low-pressure turbine, than study components of it ,deeply understands of the internal structure and works principle of the low-pressure turbine of each subsystem.Key Words: CFM56-7 Engines; Low Pressure Turbine; SolidWorks; Assembly DesignIII目 录第 1 章 绪论 ........................................................................................................................11.1 课题研究的背景 ...................................................................................................11.2 CFM56 系列发动机介绍 ......................................................................................21.3 SolidWorks 软件的介绍 ......................................................................................31.4 3D 打印的介绍 .....................................................................................................4第 2 章 CFM56 发动机低压涡轮的组成 .........................................................................52.1 概述 .......................................................................................................................52.2 低压涡轮的组成 ...................................................................................................5第 3 章 CFM56 发动机低压涡轮建模 ...............................................................................83.1 建模思路与准备 ...................................................................................................83.2 CFM56 发动机低压涡轮第一级导向器建模 ......................................................83.3 CFM56 发动机低压涡轮第一级轮盘建模 ........................................................133.4 CFM56 发动机低压涡轮锥形转子支撑环建模 ................................................213.5 CFM56 发动机低压涡轮封严篦齿环建模 ........................................................233.6 CFM56 发动机低压涡轮机匣建模 ....................................................................243.7 CFM56 发动机低压涡轮导向器机匣连接器建模 ............................................263.8 CFM56 发动机低压涡轮第二三四级导向器、轮盘建模 ................................27第 4 章 CFM56 发动机低压涡轮装配及 3D 打印 ............................................................294.1 CFM56 发动机低压涡轮各部件装配 ................................................................294.2 零部件与装配体的打印 .....................................................................................314.3 Makerbot Replicator 2 3D 打印机 ......................................................................314.4 Makerbot Replicator 2 3D 打印机工作原理 ......................................................314.5 部分打印实体模型 .............................................................................................31第 5 章 结论 ......................................................................................................................34参考文献 ..............................................................................................................................35致 谢 ..................................................................................................................................36中国民航大学本科设计毕业论文4第 1 章 绪论1.1 课题研究的背景在全球民航飞机发展研制的浪潮中,数字化 3D 技术已成为各大飞机制造公司必须投入巨资优先发展的有效工具,从而提高自身企业的创新能力及竞争力。传统制造业的工作制造模式,正随着数字化 3D 建模技术的应用而发生着巨大的改变,数字化的建模技术经历了从人工徒手绘图到二维 CAD 的发展历程,至今又到了二维+三维设计的模式,一直更新到现在的全三维建模技术,通过这些改变,从而实现了数字样机以及完整的数字化产品由平面投影技术到全三维实体模型的定义的转化 [1]。工业产品的 3D 建模就是在产品的生产过程中,产品在不同时期的具体状态可以数字化的形式展现、交换和应用。数字化的建模技术在工业产品的设计以及制作中有着非常重要的作用,是产品能够成功生产的重要方法,随着三维 CAD 设计软件的频繁使用,数字化的 3D 建模技术已经基本成型,但随着 MBD 技术在民航飞机发展研究中的广泛使用,工业产品 3D 的建模技术含义在不断地得到进步和拓展。数字模型的建立,可以了解到完整的数据模型集合于所有的几何信息和非几何信息,它包含三个基本要素:第一是该模型的一体化应在分布式环境中进行管理,促进协同设计,三维实体模型可以作为制造过程的唯一基础; 第二是产品属性和外形的信息以及功能,尺寸,公差能够通过数字化表达,处理和转换;第三个因素是在属性信息和特征在产品生命周期的不同阶段的集成。 MBD 技术推动 CAD / CAM 和 PDM / PLM 越来越紧密的结合,产品数字化建模技术的概念也扩大到三个层次:顶层是产品数据的整个管理系统,中间层是数字化工业产品模型数据的转换,最底层是数字化工业作品的模型数据。 MBD 技术的应用,不仅是在产品设计中建立数字模型,而是建立一个数字化技术体系,来面向产品 PLM 协同研制,建立基于 MBD 模型的一个单一来源的分布式的动态工作环境,用于支持整个供应链,制造单位、相关设计的工作,以提高工作效率,保证数据产品开发的有效性,安全性,完整性和可追溯性以及一致性。 [2]SolidWorks 装配技术的虚拟样机设计技术的整个过程中,使总体的设计和规划更加的简单和方便,带来的很大的好处。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。这种装配技术的发展,使人类回归到最开始的创造模式,劳动强度得到了很大的降低,设计质量同时得到的很大的提高,中国民航大学本科毕业设计论文5大大降低了设计返工的频率。工业设计目的的完整性在全三维建模的过程中得到了大大的保证;同时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。仿真与分析可在后续工作中直接应用,这样可以简化分析建模,同时减少转化产品数据;是飞机数据化技术应用的基础。三维设计技术的应用的全面推广,必然会使我国航空数据化设计技术的发展得到跨越式的进展,在这个过程中,会遇到重重的困难,但我们需要有打破传统的设计习惯的活力和决心,从而与发达国家之间的技术差距也会大大缩小 [3] 。1.2 CFM56 系列发动机介绍CFM56 发动机,是装载于 A320 或 B737 飞机上的高涵道比、双转子、轴向流动式的涡轮风扇发动机,推力为 8900~10700daN( 20000~24000lb)左右,研制生产的公司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(CFMI)。该发动机包括 4 级整体的风扇和低压压气机(1 级风扇,1 级风扇出口导向叶片,低压压气机增压器转子 3 级,低压压气机增压器静子 4 级),由 4 级低压涡轮驱动;9 级高压压气机(包括 9 级转子,1 级可调整的进口导向叶片,3 级可调整的静子叶片以及 5 级固定的静子叶片),以及 1 级高压涡轮驱动;环形燃烧室。CFM56-7 是 1993 年 11 月开始发展的一个类型,是在 CFM56-3 型的基础上采用直径为 1.55 米的 24 个宽弦叶片,具有新增压级,并利用双环腔燃烧室,与-3 系列相比,各种性能得到了极大的改善,显著降低了发动机的噪声以及污染,而且维护成本也大大降低了 15%左右,然而发动机的可靠性却可以保持不变。推力为8684~11730daN。 [4]风扇和低压压气机:CFM56-7 使用单级风扇,三级低压压气机。低压压气机通过低压轴由低压涡轮驱动,又称作增压级,作用是在气流到达高压压气机之前进行初级压缩。CFM56-7 发动机使用了 22 个宽弦叶片,同时使用了在不拆卸发动机的条件下可更换的风扇叶片,这一特性对鸟击只需要更换数个叶片的情况特别有用 [5]。高压压气机:CFM56-7 发动机使用的是九级高压压气机。压气机的前三级静子的叶片和进口导流叶片可以调整。对开式的静子机匣,外层机匣上有 5 级空气引气口,六至九级的机匣为双层结构,内层机匣为低膨胀合金制成,并在 5 级引出空气包围,作用于控制压气机后几级的间隙。可独立更换的所有转子叶片,并且在每一级都设置有孔探仪的检查口。燃烧室:短环形。火焰筒的制作是由 Hastelloy X 锻环机械加工而成的,在火焰中国民航大学本科设计毕业论文6筒的内外壁上都设置有分段式气膜冷却。燃烧室火焰筒头部有 20 个高压空气雾化喷嘴。燃烧室机匣的制作材料为 IN718 材质。高压涡轮:单级轴流式。压气机的出口空气可以冷却导向器叶片和转子叶片,高压涡轮由高压压气机第 5 级和第 9 级引进的空气进行主动间隙控制,高压压气机和高压涡轮组成的高压转子是靠前后两个轴承来支承。低压涡轮:4 级轴向流动式构成,涡轮后机匣为 12 个支板支撑结构,中心支承为低压转子后支点,涡轮机匣引风扇后空气进行间隙控制,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。风扇流道内有反推力装置。CFM56 系列发动机的技术数据如下表所示 [6]。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 SolidWorks 软件的介绍SolidWorks 集团建立于 1993 年,是由 PTC 公司的技术副总裁与 CV 公司的副总裁联合成立的,最开始的目的是能让每一个机械师的桌面上能有一套有生产力的实体模子操作工具。公司在 1995 年推出第一套 SolidWorks 三维工程模型设计软件到 2010 年已经设置了位于环球各国的服务处,并通过 300 家经销商在全世界 140 个国家进行售卖和分销该产品。1997 年,Solidworks 公司被法国达索公司收购,从而成为达索公司中端主流市场的最重要品牌。SolidWorks 软件是世界上第一个三维 CAD 系统是基于 Windows 系统开发的,由于其 CAD 技术的创新与发展符合现代的发展趋势与潮流,SolidWorks 公司两年内成为了 CAD/ CAM 行业最赚钱的公司。良好的财务状况和用户支持的 SolidWorks公司每年都有几十甚至上百个技术创新,公司还获得了很多荣誉。从 1995 到现今,
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