涡浆发动机体内减速器参数优化设计与振动分析开题报告.docx

西北工业大学机电学院2014届本科毕业设计（论文）开题报告专业：机械设计制造及其自动化 班级：05021101姓名李浩学号2011301186指导教师王三民报 告 题 目涡浆发动机体内减速器参数优化设计与振动分析题目来源（划）科研生产实验室专题研究企业联合其 他论文类型（划）工程设计类实验研究类软件开发类其 他 报 告 日 期2014 年 12月 20 日 报告地点航空楼B9051. 研究目的和意义在大型客机与运输机发动机的发展过程中,迫切需要研制功率大、功重比高、稳定性好、可靠性高、燃油经济性好、体积小、重量轻、寿命长、噪声低的齿轮传动涡桨发动机（TurbopropEngines），其减速器是重要部件。 相关研究概况: 到目前为止，国外已经成功地发展了四代涡桨发动机。第一代是指20世纪70年代以前投产的，主要有Dart、PT6A系列和TPE331系列的早期型号、NK-4、AI-20等型号的发动机；第二代是指20世纪70年代末或80年代初期研制的，主要有PW100系列早期型号、CT7-5和TPE331-14/15等型号的发动机；第三代是指20世纪90年代以后投入使用的发动机，主要有AE2100、TPE351-20和PW150A；第四代指2011年投产的先进涡桨发动机TP400-D6。第四代涡桨发动机的总增压比达25，涡轮前温度达到1600K左右，发动机耗油率降低到0.210.27 kg/(kWh)，单位空气流量产生的功率约270kW/(kg/s)。典型例子有：欧洲螺旋桨股份有限公司（EPI）2011年投产的高性能涡桨发动机TP400-D6，它的耗油率达到了0.21kg/(kWh)的水平。第四代发动机各有优缺点，如下表2. 研究内容毕业设计的主要内容为：进行涡桨发动机体内减速器参数优化设计与振动分析，实现涡浆发动机体内减速器的减重和减振的研究目标。由于螺旋桨的直径较大，转速要远比涡轮低，只有大约1000转/分，为使涡轮和螺旋桨都工作在正常的范围内，需要在它们之间安装一个减速器，将涡轮转速降至十分之一左右后，才可驱动螺旋桨。具体要求如下：1. 涡桨发动机体内减速器功率8000Kw2. 涡桨发动机体内减速器转速为20000rpm3. 润滑方式喷油润滑4. 工作寿命TBO1000小时5. 减速器效率为0.986. 涡桨发动机体内减速器精度4级7. 可靠性0.998. 英文科技资料译文一份(3000词)。9. 毕业论文(40页，打印稿、电子稿各1份)。10. 计算机绘制、打印的涡桨发动机体内减速器设计图纸1套。11. 用PowerPoint制作的毕业论文答辩稿1份(电子稿)。3. 研究方案方案：二级二分支齿轮传动减速器，其结构如下图图2-2二级二分支齿轮传动减速器该方案传动平稳可靠，设计方案在船舶等同样重载荷的领域较为成熟,传动可靠性高；但齿轮较多且直径较大，会严重影响风扇气流向发动机内部流动。齿轮均为外啮合，故需要箱体保护，轴承多，系统重量太重，装配精度要求复杂。经分析可知：方案可行性更高，可靠性更好，制造方便，因而选择方案为最终方案。完成过程：1） 由于螺旋桨的直径较大，转速要远比涡轮低，只有大约1000转/分，为使涡轮和螺旋桨都工作在正常的范围内，需要在它们之间安装一个减速器，将涡轮转速降至十分之一左右后，才可驱动螺旋桨。因此根据要求题目要求的传动比i=20000/1000=20,根据传动齿轮体积最小建立函数关系分配传动的传动比、。2） 选择合适的模数与齿数以及齿轮宽度作为设计参量，根据齿轮啮合的齿面接触疲劳强度，齿轮啮合的齿根弯曲疲劳强度，齿轮胶合强度，啮合齿轮副断面重合条件，相对齿宽系数，保证齿轮啮合时不干涉，啮合齿轮副端面重合度作为约束条件，减速器齿轮系质量最小作为目标函数，建立优化模型，运用遗传算法求出人字齿轮模数、齿数以及齿轮宽度，的全局最优解，然后利用二次规划法优化函数fmincon进行优化，圆整模数到标准值则可得到最终齿轮参数。3） 确定好齿轮参数后根据齿轮的啮合力，画出各轴弯矩图，根据第四强度理论计算出齿轮传动轴的直径。4） 运用CATIA进行三维仿真造型进行模态振动分析。5） 当不考虑阻尼、啮合误差、齿侧间隙、外载荷等因素时，建立系统在纯扭状态下的动力学方程，根据动力学方程中的J阵和K阵，用matlab软件求出广义特征值，及系统的固有频率。6） 整理计算结果写出毕设论文。四、进度和要求1)查阅资料，撰写开题报告，论文开题 2014.12.06.-2015.1.05.2)涡桨发动机体内减速器的参数设计 1.0周(下学期第05周)3)涡桨发动机体内减速器三维造型 1.0周(下学期第06周)4)涡桨发动机体内减速器结构设计 1.0周(下学期第07周)5)涡桨发动机体内减速器有限元模型 1.0周(下学期第08周)6)涡桨发动机体内减速器固有频率计算 1.0周(下学期第09周)7)涡桨发动机体内减速器固有特性分析 1.0周(下学期第10周)8)涡桨发动机体内减速器固有特性分析 1.0周(下学期第11周)9)涡桨发动机体内减速器的装配图绘制 1.0周(下学期第12周)10)撰写毕业论文1.0周(下学期第13周)11)修改毕业论文1.0周(下学期第14周)12)提交毕业论文资料，制作答辩稿，准备答辩 1.0周(下学期第15周)13)毕业答辩1.0周(下学期第16周)指导教师意见 签名：开题评议小组成员： 开题评议小组意见：（包括对论文的选题、难度、进度、工作量、论文形式意见）：1. 论文选题: 有理论意义； 有实用价值； 有理论意义与实用价值； 意义不大。2. 论 文 的难度: 偏高； 适当； 偏低。3. 论文的工作量: 偏大； 适当； 偏小。4. 进度: 可行； 不可行；5. 学生开题报告中反映出的综合能力和表达能力: 好； 较好；一般； 较差。6. 论文形式意见： 可行； 不可行；7. 对论文选题报告的总体评价: 好； 较好； 一般； 较差。（在相应的方块内作记号“”） 评议结论是否同意论文选题报告： 同意； 需重作（在相应的方块内作记号“”） 评议小组组长签名： 年 月 日学院意见年 月 日