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CFM56-7B发动机高压压气机实物造型.rar

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    编号:20181030002727823    类型:共享资源    大小:7.85MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    CFM56 发动机 高压 压气 实物 造型
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    本科毕业设计(论文)CFM56-7B 发动机高压压气机实物造型学生姓名: 张帆 专 业: 飞行器动力工程 学 号: 130145241 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)CFM56-7B 发动机高压压气机实物造型Physical Modeling of High Pressure Compressor for CFM56-7B Engine 学生姓名:张帆专 业:飞行器动力工程学 号:130145241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 CFM56-7B 高压压气机为研究对象,研究了高压压气机的基本构造,文章首先介绍了 CFM56-7B 高压压气机各组成部件的大致结构和功能,然后详细讲解了运用 CATIA 软件对各组成部件的实体建模过程,包括高压压气机静子、转子,同时为了让模型的造型结构尽量接近实际,参考了大量官方外文资料,通过对内容的翻译理解,结合相应的图片进行对比,得到尽量真实的参数,如AMM(Aircraft Maintenance Manual)手册,IPC(Illustrated Parts Catalog)手册,ESM(Engine Shop Manual)手册等。最后运用 3D 打印机打印出各部件,按照构造装配成完整的高压压气机,以供日后相关学习或教学之用。关键词:CFM56-7B 发动机;高压压气机;三维建模;实物打印AbstractIn this paper, CFM56-7B high-pressure compressor is used as the research object, and the basic structure of the high-pressure compressor is studied. The paper first introduces the general structure and function of CFM56-7B high-pressure compressor components, and then explains the use of CATIA software. Components of the physical modeling process, including high-pressure compressor stator, rotor, and in order to make the modeling structure of the model as close as to actual engine possible, with reference to a large number of official foreign language information, through the translation of the content understanding,combined with the corresponding picture to compare.Such as the AMM (Aircraft Maintenance Manual), IPC (Illustrated Parts Catalog) manual, ESM (Engine Shop Manual) manual. Finally, the use of 3D printers to print out the various components, in accordance with the structure assembled into a complete high-pressure compressor for future learning or teaching purposes.Key words: CFM56-7B engine; high pressure compressor; 3D modeling; physical printingI目 录第 1 章 绪论 ..............................................................................................................................11.1 课题研究背景 ..................................................................................................................11.2 CFM56-7B 发动机介绍 ..................................................................................................11.3 CATIA V5 软件的介绍 ...................................................................................................21.4 3D 打印技术介绍 ............................................................................................................3第 2 章 CFM56-7B 发动机高压压气机 ................................................................................42.1 概述 .....................................................................................................................................42.2 高压压气机组成 .............................................................................................................4第 3 章 CFM56-7B 发动机高压压气机建模 .......................................................................63.1 建模准备思路 ..................................................................................................................63.2 高压压气机各组件建模 ...............................................................................................63.2.1 高压压气机 1、2 级 转子建模 ....................................................................63.2.2 高压压气机第 3 级建模 ...............................................................................113.2.3 高压压气机后 6 级建模 ...............................................................................123.2.4 高压静子建模 ..................................................................................................14第 4 章 实物部件打印及组装 ............................................................................................194.1 机器的选择和打印参数的确定 ..............................................................................194.1.1 机器的选择 .......................................................................................................194.1.2 打印参数的确定 ..............................................................................................194.2 实物的参数确定 ...........................................................................................................204.2.1 静子打印尺寸 ..................................................................................................204.2.2 转子打印尺寸为 ..............................................................................................214.3 高压压气机转子实物打印 ........................................................................................214.3.1 前五级转子实物打印 ....................................................................................214.3.2 后四级转子实物打印 ....................................................................................234.3.3 转子尾部连接实物打印 ...............................................................................234.4 高压压气机静子实物打印 ........................................................................................244.4.1 首级静子实物打印 .........................................................................................24II4.4.2 后八级静子实物打印 ....................................................................................244.4.3 集气室外壁及其他连接部分实物打印 ...................................................254.5 高压压气机组装 ...........................................................................................................254.5.1 高压转子组装 ..................................................................................................254.5.2 高压静子组装 ..................................................................................................26第 5 章 结论 ...........................................................................................................................28参考文献 ...........................................................29致 谢 .............................................................30附录:外文翻译资料 ..............................................................................................................31中国民航大学本科毕业设计论文1第 1 章 绪论1.1 课题研究背景我国航空业迅速发展,已成为航空大国,但远不是航空强国。国产型号的飞机关键部位,也是与国外资本合作,犹以发动机为首要代表。航空发动机是飞机的心脏,也是对工业基础要求最高的地方。工业基础包括两方面,相关工业人才,及配套的工业设配。我校作为高等航空学府,以培育航空方面人才为目标,但学生们长年养成的学习习惯是以理论知识为主,加上我们也无法给发动机课程配置充分的实物让学生们可以亲眼看到发动机的外貌,内部构造,叶型,气流的流动路径,静叶动叶的相对角度等,学生想要吃透课本上的知识很难。课堂的教授方式就变成了填鸭式教育,因此对发动机进行三维建模及实物模型开发,得到的三维图及实物模型就可以让学生在空间造型上有充分的印象。便于对发动机相关课程的理解。同时 3D 打印技术已经变得很普遍,普通的桌面打印就能够完成我们的打印需求。因此采用 CATIA 平台建立三维模型,然后用 3D 打印机进行实物模型的生产,就变得很可行。用 CATIA 建立的三维模型也可以在课堂上展示给学生,学生的思维也不在拘泥于课本。而是将所学所想联系在一起,将零碎的知识通过对发动机整体框架的认知,进行整合。正真的调动了学生的思维和兴趣,让他们可以产生自己的问题和想法。1.2 CFM56-7B 发动机介绍CFM56 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)和的国际公司(GEMI)研制生产的。风扇和低压压气机:CFM56-7B 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。CFM56-7B 使用 24 个宽弦叶片,CFM56-7B 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:CFM56-7B 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。所有转子叶片可单中国民航大学本科毕业设计论文2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。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 CATIA V5 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 是法国的产品开发旗舰 解决方案,作为 PLM 协同解决方案的一个重要组成部分,它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品,并支持从项目中国民航大学本科毕业设计论文3前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。CATIA 系列产品在八大领域里提供 3D 设计和模拟解决方案:汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、建筑、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。本课题是基于 CATIA V5 R17 版本为平台,对 CFM56 发动机风扇单元体各部件进行建模,主要用到的是零部件设计模块、曲面设计模块和装配模块。1.4 3D 打印技术介绍3D 打印技术是指通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技术,与传统的去除材料加工技术不同,又称为添加制造(AM,Additive Manufacturing) 。作为一种综合性应用技术,3D 打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识,具有很高的科技含量。此外,新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是 3D 打印技术体系的重要组成部分。目前,3D 打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域,替代这些领域传统依赖的精细加工工艺。3D 打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外,在生物工程与医学、建筑、服装等领域,3D 打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。如 2010 年澳大利亚 Invetech 公司和美国Organovo 公司合作,尝试以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官,是医学领域具有重大意义的创新。3D 打印机是 3D 打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统,主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。MakerbotReplicator2 3D 打印机使用 PLA(绿色环保生物降解塑料材料聚乳酸 Polylacticacid) ,将三维模型保存成.stl、 .obj 或者 .thing 格式,然后通过使用 MakerWare 软件,将模型转换为 MakerbotReplicator2 3D 打印机可以使用的代码,
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