發(fā)布時間：2017-04-29 02:05

  本文關(guān)鍵詞：整體葉盤磨拋機(jī)床虛擬樣機(jī)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造的核心任務(wù)是提高推重比，將航空發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪設(shè)計(jì)成為整體葉盤結(jié)構(gòu)是提高推重比的重要措施。整體葉盤具有型面復(fù)雜、葉片間通道狹窄、葉片薄、易變形、材料難加工等特點(diǎn)。整體葉盤葉片型面由空氣動力學(xué)理論設(shè)計(jì)而成，要求葉片型面具有較高的精度及表面粗糙度，整體葉盤的加工質(zhì)量對航空發(fā)動機(jī)整體性能的影響至關(guān)重要。 整體葉盤加工一般采用數(shù)控銑削或電解加工與后續(xù)磨拋精整加工相結(jié)合的工藝流程。整體葉盤的磨拋精整加工主要用于去除前道工序加工后整體葉盤表面的殘留刀痕、改善葉片型面質(zhì)量。目前國內(nèi)仍然采用工人手工磨拋的方式實(shí)現(xiàn)整體葉盤的精整加工，手工磨拋加工效率低、磨拋余量不均勻、葉盤表面一致性受工人技術(shù)熟練程度影響很大。實(shí)際工作過程中技術(shù)工人采用檢測樣板來規(guī)劃磨拋加工余量、評估磨拋加工質(zhì)量，樣板檢測效率低、通用性差。整體葉盤精整加工的質(zhì)量與效率已經(jīng)嚴(yán)重的制約了我國航空發(fā)動機(jī)的技術(shù)發(fā)展。為此，，本文研究開發(fā)一種集加工、檢測于一體的整體葉盤磨拋精整加工專用機(jī)床。 對機(jī)床進(jìn)行了功能規(guī)劃確定了葉盤磨拋加工所需的五個基本自由度及相關(guān)的精度指標(biāo)。提出了滿足功能要求的四種機(jī)床構(gòu)型方案，從結(jié)構(gòu)、運(yùn)動、控制、成本等角度對四種構(gòu)型方案進(jìn)行綜合評價確定了機(jī)床的最終構(gòu)型方案。在機(jī)床詳細(xì)設(shè)計(jì)階段完成了標(biāo)準(zhǔn)件的選型，基于元結(jié)構(gòu)理論設(shè)計(jì)了機(jī)床主要結(jié)構(gòu)件。利用數(shù)字化三維建模軟件建立了葉盤磨拋機(jī)床虛擬樣機(jī)模型，確定了機(jī)床整機(jī)的技術(shù)參數(shù)與工作流程。 對葉盤磨拋機(jī)床虛擬樣機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜動力學(xué)分析來研究其靜動態(tài)特性。通過機(jī)床整機(jī)的靜力學(xué)分析研究了機(jī)床的靜態(tài)特性，得到了整機(jī)的靜剛度，綜合比對發(fā)現(xiàn)Y向剛度相對較弱有待進(jìn)一步提高；通過機(jī)床整機(jī)的模態(tài)分析研究了機(jī)床的固有頻率及相應(yīng)振型的特點(diǎn)；通過整機(jī)的諧響應(yīng)分析進(jìn)一步研究了機(jī)床的振動特性。 建立了機(jī)床主要結(jié)構(gòu)件分別柔性化的機(jī)床整機(jī)多柔體動力學(xué)模型，定量的研究了主要結(jié)構(gòu)件柔性變形對機(jī)床整機(jī)性能的影響，發(fā)現(xiàn)了立柱與橫梁結(jié)構(gòu)為機(jī)床整機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)，定量的研究了立柱結(jié)構(gòu)低階模態(tài)對整機(jī)精度的影響。 以立柱的低階固有頻率與質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)，以靜態(tài)變形、應(yīng)力、設(shè)計(jì)變量的取值范圍為約束條件建立了立柱多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，經(jīng)有限元求解計(jì)算得到優(yōu)化解，采用靈敏度分析對多目標(biāo)優(yōu)化解進(jìn)行工程化修正。在不改變橫梁外型的條件下對橫梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果提出了一種內(nèi)置斜筋板的構(gòu)型方式。整機(jī)優(yōu)化模型的靜動態(tài)特性分析驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有效性。
【關(guān)鍵詞】：整體葉盤 磨拋 虛擬樣機(jī) 動靜態(tài)特性 多體動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：V262.3;TG58
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題來源11
• 1.2 課題的研究背景和意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀12-19
• 1.3.1 整體葉盤制造技術(shù)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀15-19
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 葉盤磨拋機(jī)床總體設(shè)計(jì)21-41
• 2.1 葉盤磨拋機(jī)床功能規(guī)劃21-22
• 2.1.1 葉盤構(gòu)造特征與相關(guān)精度指標(biāo)21-22
• 2.1.2 葉盤磨拋加工所需自由度分析22
• 2.2 葉盤磨拋機(jī)床概念設(shè)計(jì)與評價22-28
• 2.2.1 混聯(lián)機(jī)床構(gòu)型分析22-27
• 2.2.2 串聯(lián)機(jī)床構(gòu)型分析27-28
• 2.3 機(jī)床詳細(xì)設(shè)計(jì)28-37
• 2.3.1 進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)配置29-35
• 2.3.2 檢測反饋裝置配置35-36
• 2.3.3 磨拋加工與檢測裝置36
• 2.3.4 基于元結(jié)構(gòu)的機(jī)床關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)36-37
• 2.4 葉盤磨拋機(jī)床虛擬樣機(jī)構(gòu)建37-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第3章 葉盤磨拋機(jī)床結(jié)構(gòu)靜動力學(xué)分析41-51
• 3.1 結(jié)構(gòu)靜動力學(xué)分析理論41-42
• 3.2 葉盤磨拋機(jī)床整機(jī)有限元建模42-44
• 3.3 葉盤磨拋機(jī)床整機(jī)靜力學(xué)分析44-45
• 3.4 葉盤磨拋機(jī)床整機(jī)模態(tài)分析45-48
• 3.5 葉盤磨拋機(jī)床整機(jī)諧響應(yīng)分析48-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第4章 葉盤磨拋機(jī)床多體動力學(xué)分析51-67
• 4.1 多體動力學(xué)基本理論51-52
• 4.2 葉盤磨拋機(jī)床多剛體動力學(xué)建模52-54
• 4.3 葉盤磨拋機(jī)床多柔體動力學(xué)建模54-60
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)件柔性化方法54
• 4.3.2 柔性體結(jié)構(gòu)件創(chuàng)建54-57
• 4.3.3 磨拋機(jī)床主要結(jié)構(gòu)件柔性化后的模型57-60
• 4.4 磨拋機(jī)床主要結(jié)構(gòu)件分別柔性化仿真結(jié)果分析60-65
• 4.4.1 磨拋機(jī)床各單件柔性化仿真結(jié)果60-63
• 4.4.2 各結(jié)構(gòu)件柔性化仿真結(jié)果對比分析63-65
• 4.4.3 結(jié)構(gòu)件低階模態(tài)作用分析65
• 4.5 本章小結(jié)65-67
• 第5章 葉盤磨拋機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化與分析67-81
• 5.1 立柱結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)67-74
• 5.1.1 設(shè)計(jì)變量確定67-68
• 5.1.2 立柱多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型68-69
• 5.1.3 立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果69
• 5.1.4 基于靈敏度分析的優(yōu)化結(jié)果修正69-74
• 5.2 橫梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)74-76
• 5.2.1 橫梁拓?fù)鋬?yōu)化74-75
• 5.2.2 優(yōu)化結(jié)果分析75-76
• 5.3 葉盤磨拋機(jī)床優(yōu)化模型靜動態(tài)特性分析76-79
• 5.3.1 機(jī)床優(yōu)化模型靜態(tài)特性分析76-77
• 5.3.2 機(jī)床優(yōu)化模型動態(tài)特性分析77-79
• 5.4 本章小結(jié)79-81
• 第6章 結(jié)論與展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：333974