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

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本文简介：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

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本文内容：

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B905

1.

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（Turboprop

Engines），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0.21～0.27

kg/(kW?h)，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/(kW?h)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8000Kw

2.

涡桨发动机体内减速器转速为20000rpm

3.

润滑方式喷油润滑

4.

工作寿命TBO≧1000小时

5.

减速器效率为0.98

6.

涡桨发动机体内减速器精度4级

7.

可靠性≧0.99

8.

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