榫連結構接觸面特性分析及輪盤的優(yōu)化設計.pdf

1、壓氣機是一種高度復雜和精密的熱力機械，其性能的好壞直接影響著飛機的飛行性能、可靠性及經濟性。近年來我國航空發(fā)動機所發(fā)生的重大機械故障中，壓氣機中轉動件的失效高達80％以上。因此，壓氣機的研發(fā)水平在很大程度上決定了航空技術的發(fā)展水平。
　　壓氣機的榫連結構，是典型的接觸形式。由于壓氣機葉片受到復雜的載荷作用，包括葉片本身質量所產生的離心力，氣體作用產生的氣動力及其振動等，使得榫頭、榫槽連接的接觸部分不僅產生較嚴重的應力集中，而且工作

2、時構件內應力狀態(tài)非常復雜，榫連結構已經成為壓氣機故障多發(fā)的部位之一。統計資料表明，壓氣機故障中有時高達20％的故障是由于榫頭、榫槽結構失效造成的。因此，考慮壓氣機榫連結構中榫頭、榫槽接觸問題的計算顯得至關重要，本文的主要研究內容如下:
　　(1)利用榫連結構接觸的基本理論——Hertz接觸理論和庫侖摩擦定律進行研究，分析Hertz接觸理論和庫侖摩擦定律在接觸問題的實際應用條件和典型算例，并結合簡化直榫頭榫連結構的具體應用進行了具體

3、計算。
　　(2)對不同工況下的榫連結構接觸面特性進行參數影響對比分析，確定接觸面穩(wěn)定的網格數量;分析直、斜榫頭榫連結構在不同接觸變量下的接觸壓力、滑移距離和接觸狀態(tài)等接觸特性;對比在實際工作狀態(tài)下提取的不同三維附加載荷條件對接觸特性影響。
　　(3)對碰摩載荷作用下的榫連結構接觸面特性進行分析，分析和對比葉片與機匣間在不同侵入量和不同碰摩方式下的接觸面特性。
　　(4)基于HyperWorks對榫連結構的輪盤進行拓撲