高壓渦輪軸細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)低應(yīng)力設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、高壓渦輪是航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部位之一，高壓渦輪鼓筒軸聯(lián)接著高壓渦輪和高壓壓氣機(jī)，是傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的主要部件。本文針對(duì)高壓渦輪鼓筒軸上安裝邊處的倒角結(jié)構(gòu)，提出了多圓弧設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行低應(yīng)力設(shè)計(jì)方法研究。本文的主要研究工作包括：
　?。?）高壓渦輪鼓筒軸安裝邊結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
　　針對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪鼓筒軸結(jié)構(gòu)，分析并確定了其載荷及邊界條件，并進(jìn)行了強(qiáng)度分析，獲得了渦輪軸及和渦輪軸安裝邊倒角處的應(yīng)力分布。分析了渦輪軸分別在離心力、溫

2、度、軸向拉力和扭矩載荷作用下，其安裝邊倒角處的應(yīng)力分布，研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于倒角結(jié)構(gòu)，離心載荷和溫度載荷對(duì)整體的應(yīng)力場(chǎng)影響最大，軸向拉力和扭矩對(duì)軸倒角處應(yīng)力場(chǎng)影響比較小。
　?。?）鼓筒軸安裝邊結(jié)構(gòu)的低應(yīng)力設(shè)計(jì)方法研究
　　針對(duì)安裝邊處的倒角結(jié)構(gòu)，提出了雙圓弧、三圓弧以及多圓弧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。對(duì)雙圓弧和三圓弧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了參數(shù)化建模和強(qiáng)度分析，并與單圓弧方案進(jìn)行對(duì)比，得到初步的低應(yīng)力設(shè)計(jì)方案。
　?。?）雙圓弧和三圓弧結(jié)構(gòu)的

3、優(yōu)化設(shè)計(jì)
　　對(duì)安裝邊倒角處的雙圓弧和三圓弧結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，在不增加結(jié)構(gòu)質(zhì)量的條件下，進(jìn)一步降低結(jié)構(gòu)倒角處的應(yīng)力水平，得到最終的鼓筒軸安裝邊結(jié)構(gòu)低應(yīng)力設(shè)計(jì)方案。雙圓弧和三圓弧設(shè)計(jì)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)倒角處最大等效應(yīng)力分別為386.38MPa、374.36MPa，分別比單圓弧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案降低了14.88％和17.52%。
　?。?）高壓渦輪鼓筒軸低應(yīng)力設(shè)計(jì)方法的試驗(yàn)驗(yàn)證
　　研究設(shè)計(jì)了單圓弧和雙圓弧結(jié)構(gòu)的模擬試驗(yàn)件，并分別進(jìn)