渦漿發(fā)動機體內(nèi)減速器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計與振動分析開題報告.docx

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西北工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院2014屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班級：05021101姓名李浩學(xué)號2011301186指導(dǎo)教師王三民報 告 題 目渦漿發(fā)動機體內(nèi)減速器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計與振動分析題目來源（劃）科研生產(chǎn)實驗室專題研究企業(yè)聯(lián)合其 他論文類型（劃）工程設(shè)計類實驗研究類軟件開發(fā)類其 他 報 告 日 期2014 年 12月 20 日 報告地點航空樓B9051. 研究目的和意義在大型客機與運輸機發(fā)動機的發(fā)展過程中,迫切需要研制功率大、功重比高、穩(wěn)定性好、可靠性高、燃油經(jīng)濟性好、體積小、重量輕、壽命長、噪聲低的齒輪傳動渦槳發(fā)動機（TurbopropEngines），其減速器是重要部件。 相關(guān)研究概況: 到目前為止，國外已經(jīng)成功地發(fā)展了四代渦槳發(fā)動機。第一代是指20世紀(jì)70年代以前投產(chǎn)的，主要有Dart、PT6A系列和TPE331系列的早期型號、NK-4、AI-20等型號的發(fā)動機；第二代是指20世紀(jì)70年代末或80年代初期研制的，主要有PW100系列早期型號、CT7-5和TPE331-14/15等型號的發(fā)動機；第三代是指20世紀(jì)90年代以后投入使用的發(fā)動機，主要有AE2100、TPE351-20和PW150A；第四代指2011年投產(chǎn)的先進渦槳發(fā)動機TP400-D6。第四代渦槳發(fā)動機的總增壓比達(dá)25，渦輪前溫度達(dá)到1600K左右，發(fā)動機耗油率降低到0.210.27 kg/(kWh)，單位空氣流量產(chǎn)生的功率約270kW/(kg/s)。典型例子有：歐洲螺旋槳股份有限公司（EPI）2011年投產(chǎn)的高性能渦槳發(fā)動機TP400-D6，它的耗油率達(dá)到了0.21kg/(kWh)的水平。第四代發(fā)動機各有優(yōu)缺點，如下表2. 研究內(nèi)容畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容為：進行渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計與振動分析，實現(xiàn)渦漿發(fā)動機體內(nèi)減速器的減重和減振的研究目標(biāo)。由于螺旋槳的直徑較大，轉(zhuǎn)速要遠(yuǎn)比渦輪低，只有大約1000轉(zhuǎn)/分，為使渦輪和螺旋槳都工作在正常的范圍內(nèi)，需要在它們之間安裝一個減速器，將渦輪轉(zhuǎn)速降至十分之一左右后，才可驅(qū)動螺旋槳。具體要求如下：1. 渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器功率8000Kw2. 渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器轉(zhuǎn)速為20000rpm3. 潤滑方式噴油潤滑4. 工作壽命TBO1000小時5. 減速器效率為0.986. 渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器精度4級7. 可靠性0.998. 英文科技資料譯文一份(3000詞)。9. 畢業(yè)論文(40頁，打印稿、電子稿各1份)。10. 計算機繪制、打印的渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器設(shè)計圖紙1套。11. 用PowerPoint制作的畢業(yè)論文答辯稿1份(電子稿)。3. 研究方案方案：二級二分支齒輪傳動減速器，其結(jié)構(gòu)如下圖圖2-2二級二分支齒輪傳動減速器該方案傳動平穩(wěn)可靠，設(shè)計方案在船舶等同樣重載荷的領(lǐng)域較為成熟,傳動可靠性高；但齒輪較多且直徑較大，會嚴(yán)重影響風(fēng)扇氣流向發(fā)動機內(nèi)部流動。齒輪均為外嚙合，故需要箱體保護，軸承多，系統(tǒng)重量太重，裝配精度要求復(fù)雜。經(jīng)分析可知：方案可行性更高，可靠性更好，制造方便，因而選擇方案為最終方案。完成過程：1） 由于螺旋槳的直徑較大，轉(zhuǎn)速要遠(yuǎn)比渦輪低，只有大約1000轉(zhuǎn)/分，為使渦輪和螺旋槳都工作在正常的范圍內(nèi)，需要在它們之間安裝一個減速器，將渦輪轉(zhuǎn)速降至十分之一左右后，才可驅(qū)動螺旋槳。因此根據(jù)要求題目要求的傳動比i=20000/1000=20,根據(jù)傳動齒輪體積最小建立函數(shù)關(guān)系分配傳動的傳動比、。2） 選擇合適的模數(shù)與齒數(shù)以及齒輪寬度作為設(shè)計參量，根據(jù)齒輪嚙合的齒面接觸疲勞強度，齒輪嚙合的齒根彎曲疲勞強度，齒輪膠合強度，嚙合齒輪副斷面重合條件，相對齒寬系數(shù)，保證齒輪嚙合時不干涉，嚙合齒輪副端面重合度作為約束條件，減速器齒輪系質(zhì)量最小作為目標(biāo)函數(shù)，建立優(yōu)化模型，運用遺傳算法求出人字齒輪模數(shù)、齒數(shù)以及齒輪寬度，的全局最優(yōu)解，然后利用二次規(guī)劃法優(yōu)化函數(shù)fmincon進行優(yōu)化，圓整模數(shù)到標(biāo)準(zhǔn)值則可得到最終齒輪參數(shù)。3） 確定好齒輪參數(shù)后根據(jù)齒輪的嚙合力，畫出各軸彎矩圖，根據(jù)第四強度理論計算出齒輪傳動軸的直徑。4） 運用CATIA進行三維仿真造型進行模態(tài)振動分析。5） 當(dāng)不考慮阻尼、嚙合誤差、齒側(cè)間隙、外載荷等因素時，建立系統(tǒng)在純扭狀態(tài)下的動力學(xué)方程，根據(jù)動力學(xué)方程中的J陣和K陣，用matlab軟件求出廣義特征值，及系統(tǒng)的固有頻率。6） 整理計算結(jié)果寫出畢設(shè)論文。四、進度和要求1)查閱資料，撰寫開題報告，論文開題 2014.12.06.-2015.1.05.2)渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器的參數(shù)設(shè)計 1.0周(下學(xué)期第05周)3)渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器三維造型 1.0周(下學(xué)期第06周)4)渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 1.0周(下學(xué)期第07周)5)渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器有限元模型 1.0周(下學(xué)期第08周)6)渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器固有頻率計算 1.0周(下學(xué)期第09周)7)渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器固有特性分析 1.0周(下學(xué)期第10周)8)渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器固有特性分析 1.0周(下學(xué)期第11周)9)渦槳發(fā)動機體內(nèi)減速器的裝配圖繪制 1.0周(下學(xué)期第12周)10)撰寫畢業(yè)論文1.0周(下學(xué)期第13周)11)修改畢業(yè)論文1.0周(下學(xué)期第14周)12)提交畢業(yè)論文資料，制作答辯稿，準(zhǔn)備答辯 1.0周(下學(xué)期第15周)13)畢業(yè)答辯1.0周(下學(xué)期第16周)指導(dǎo)教師意見 簽名：開題評議小組成員： 開題評議小組意見：（包括對論文的選題、難度、進度、工作量、論文形式意見）：1. 論文選題: 有理論意義； 有實用價值； 有理論意義與實用價值； 意義不大。2. 論 文 的難度: 偏高； 適當(dāng)； 偏低。3. 論文的工作量: 偏大； 適當(dāng)； 偏小。4. 進度: 可行； 不可行；5. 學(xué)生開題報告中反映出的綜合能力和表達(dá)能力: 好； 較好；一般； 較差。6. 論文形式意見： 可行； 不可行；7. 對論文選題報告的總體評價: 好； 較好； 一般； 較差。（在相應(yīng)的方塊內(nèi)作記號“”） 評議結(jié)論是否同意論文選題報告： 同意； 需重作（在相應(yīng)的方塊內(nèi)作記號“”） 評議小組組長簽名： 年 月 日學(xué)院意見年 月 日