机械5

1.1课题来源、背景和意义 航空发动机是知识密集、技术密集、资金密集的产品，其研制属于技术高、风险大、周期长和投资多的工程。航空发动机的发展虽然已各大部件的技术进步为代表，但也要求传动与润滑技术与之相适应。先进发动机高的涡轮进口温度，高的主轴转速及严格的空间限制，要求传动及润滑系统在高温、高速、高负荷、轻质量、激烈的状态变化、紧凑的空间限制、长寿命和高可靠性下发挥其功能。传动及润滑系统给发动机设计与研制带来了大量不同于一般的机械的技术难题，是影响发动机可靠性、安全性、寿命和效率的重要研究领域，也是制约发动机发展的关键技术。 我国航空发动机的机械传动及润滑系统的研制还处于低水平状态，但已经从仿制走向了自行研制的道路，随着各个型号发动机的研制的需求和预先研究有了较大的发展。沈阳发动机设计研究所是我国成立最早的航空发动机研究单位之一。在2002年7月由该所总设计的昆仑发动机，被国家军工产品定型委员会正式批准设计定型，是我国第一台拥有自主知识产权的军用发动机。它的研制成功使我国成为继美、俄、英、法之后世界上第五个能够独立研制航空发动机的国家，标志着我国航空发动机从只能测绘仿制、改进改型跨入了自行研制的新阶段。 1.2课题研究领域的发展和现状 我国的航空发动机行业一直以仿制和改进外国的发动机为主，虽然也曾经自行研制过几种发动机，但都因种种原因中途夭折。由于实践范围不广，技术水平也不高，与航空技术先进的国家相比还有很大的差距。在二十一世纪初，我国自行设计、试制、试验、试飞全过程的昆仑发动机已达到航空技术先进国家的二十一世纪九十年代中期的水平，是目前国内最先进的中等推力级的军用涡喷发动机，我国自此也成为能够真正独立研制发动机的国家之一。 目前，世界上真正能够独立研制航空发动机的国家只有中国、美国、俄罗斯、法国和英国。而美国的惠普发动机公司、俄罗斯的米格集团公司及英国罗-罗航空发动机公司等各大航空发动机公司研制单位均有了自己专用航空发动机润滑油系统通风器的CDA软件，但这些软件都作为公司的机密对外保密。国内却未见有人进行对这方面的研究工作，以往所做的工作主要集中在仿制、该型和维护等方面。 1.3计算机辅助设计技术的发展现状简介 CAD（Computer Aided Desig
n）指使用计算机系统进行设计的全过程，包括资料检索、方按构思、零件造型、工程分析、工程制图和文档编制等。在设计的各个阶段计算机都能发挥它的辅助作用，因此CAD概念一产生，就成为了一门新兴的学科，引起了工程界的关注和支持，迅速地得到了发展并日益完善起来。 目前，CAD技术日益完善，许多发达国家相继推出成熟的CAD/CAE/CAM软件集成化的商品软件。在设计理论、设计方法、设计环境、设计工具等各个方面出现了许多较为成熟的现代化现代化设计软件。现代CAD技术一方面向标准化、集成化、智能化、并行化、网络化的方向发展，另一方面由二维工程图形软件向三维实体图形软件转化。三维设计已成为今后机械设计的主流方向。 1．4参数化设计简介 1．4．1参数化设计的提出与现状 当今各个公司都面临着市场全球化、制造国际化和品种需求多样化的挑战，他们围绕着时间、质量和成本的竞争越来越激烈。参数化技术是CAD技术在实际应用中提出的课题。现在参数化设计已经成为CAD技术应用领域的一个重要研究方向。利用参数化设计开发专用产品设计系统可使设计人员从大量烦琐的绘图工作中解脱出来，大大提高了设计速度，并减少了信息的存储量。自美国的PTC公司于1983年推出参数化系统Pro/E
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neer以来，全球多数CAD软件公司均在自己产品中实现了参数化设计功能，以图在激烈的竞争中取得优势。具有代表性的产品有Pro/E
ngieer、UG、CATIA及SolidWorks等，可以根据实际情况进行选用。 参数化设计是由编程者预先设置一些几何图形约束，供设计者在建模时使用。与一个几何图形相关联的所有尺寸参数可以用来产生其它几何图形。参数化设计的主要技术特点有： （1）基于特征。将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有尺寸存为可调用参数，进而形成实体，以次为基础进行更为复杂的几何模型的构造。 （2）全尺寸约束。将形状和尺寸联系起来考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制。建模时必须以完整的尺寸参数为出发点，不能漏注尺寸，也不能多注尺寸。 （3）尺寸驱动设计。通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变。 （4）全数据相关。尺寸参数的修改将导致其他相关模块中的相关尺寸得以全盘更新。 以航空发动机离心通风器和油气分离器设计规范为基础，研究、归纳、整理通风器的设计、计算，实现其设计计算的程序化，借助VC++的强大开发功能和优秀的Por/E
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neer软件完成专用于航空发动机润滑油系统通风器设计的参数化CAD系统。具体地包括： 完成离心通风器的设计、计算归纳、总结，形成一套较为完整的设计体系，并将其程序化； 完成基于Pro/E
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neer的离心通风器三维模型建立及参数化设计； 通过对Pro/E
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neer的二次开发，实现软件的本地化、客户化； 利用AutoCAD完成离心通风器的零件工程图及装配图。 航空发动机的主轴密封系统是靠一定的压力进行密封。在发动机工作过程中，密封空气返回通过密封装置进入润滑油系统轴承腔，在轴承腔中空气与润滑油参混在一起形成油雾，如果让油雾直接排出轴承腔将要造成润滑油的大量消耗。为此，在轴承腔与外界的通气路上设置了一通风器，把空气中润滑油分离出来，以减少润滑油的消耗量。发动机润滑油油腔是用密封装置与空气及燃料腔分离开，由于密封装置的漏气，润滑油的挥发，空气被飞溅的润滑油及环境加热，都可能提高润滑油的压力为防止这一点，就需要通风。设计通风系统时要考虑以下几点： （1）保持腔压低于密封增压空气压力，特别注意过度态，以保持润滑油密封增压空气的流动任何时候都不反向； （2）保持腔压不低于润滑油泵最小进口压力； （3）为减少润滑油消耗，通风流量要设计尽量小些并经过离心通风器至机外； （4）如果通风口位于热端油腔出口，在系统分析时候要考虑是否需要加着火消除器。 通风的方法往往与密封装置结构和密封增压系统有关，可由多种方法实现。 目次 1绪论…………………………………………………………………………………… 1 1.1课题来源、背景和意义…………………………………………………………… 1 1.2课题研究领域的发展和现状…………………………………………………… 1 1.3计算机辅助设计技术的发展现状简介………………………………………… 1 1.4参数化设计简介………………………………………………………………… 2 1.5课题研究的主要内容…………………………………………………………… 2 2离心通风器常规设计……………………………………………………………… 3 2.1航空发动机润滑油系统通风简介……………………………………………… 3 2.2航空发动机通风器的基本设计要求…………………………………………… 3 2.3离心通风器的工作原理……………………………………………………… 3 3离心通风器的设计计算………………………………………………………… 4 3.1转子主要结构尺寸计算………………………………………………………… 4 3.2离心通风器消耗功率计算……………………………………………………… 11 3.3通风器的分离能力试验计算…………………………………………………… 12 3.4离心通风器分离能力评价计算………………………………………………… 13 4离心通风器的三维参数化设计………………………………………………… 14 4.1基本原理………………………………………………………………………… 14 4.2参数分类………………………………………………………………………… 14 4.3主参数的确定…………………………………………………………………… 14 4.4零件模型的建立………………………………………………………………… 15 5 Pro/E的二次开发………………………………………………………………… 17 5.1 Pro/TOOLKIT简介……………………………………………………………… 17 5.2 Pro/TOOLKIT的工作模式……………………………………………………… 17 5.3二次开发具体步骤……………………………………………………………… 18 结论………………………………………………………………………………… 22 致谢………………………………………………………………………………… 23 参考文献………………………………………………………………………………24 附录A程序源文件…………………………………………………………………25 附录B三维模型图…………………………………………………………………42