高壓渦輪軸細節(jié)結(jié)構(gòu)低應力設計方法研究.pdf

1、高壓渦輪是航空發(fā)動機關(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，是傳遞發(fā)動機扭矩的主要部件。本文針對高壓渦輪鼓筒軸上安裝邊處的倒角結(jié)構(gòu)，提出了多圓弧設計方案，并進行低應力設計方法研究。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)強度分析
　　針對某型發(fā)動機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，并進行了強度分析，獲得了渦輪軸及和渦輪軸安裝邊倒角處的應力分布。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力分布，研究發(fā)現(xiàn)對于倒角結(jié)構(gòu)，離心載荷和溫度載荷對整體的應力場影響最大，軸向拉力和扭矩對軸倒角處應力場影響比較小。
　　（2）鼓筒軸安裝邊結(jié)構(gòu)的低應力設計方法研究
　　針對安裝邊處的倒角結(jié)構(gòu)，提出了雙圓弧、三圓弧以及多圓弧結(jié)構(gòu)設計方案。對雙圓弧和三圓弧結(jié)構(gòu)設計方案進行了參數(shù)化建模和強度分析，并與單圓弧方案進行對比，得到初步的低應力設計方案。
　　（3）雙圓弧和三圓弧結(jié)構(gòu)的

3、優(yōu)化設計
　　對安裝邊倒角處的雙圓弧和三圓弧結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計分析，在不增加結(jié)構(gòu)質(zhì)量的條件下，進一步降低結(jié)構(gòu)倒角處的應力水平，得到最終的鼓筒軸安裝邊結(jié)構(gòu)低應力設計方案。雙圓弧和三圓弧設計的最優(yōu)結(jié)構(gòu)倒角處最大等效應力分別為386.38MPa、374.36MPa，分別比單圓弧結(jié)構(gòu)設計方案降低了14.88％和17.52%。
　?。?）高壓渦輪鼓筒軸低應力設計方法的試驗驗證
　　研究設計了單圓弧和雙圓弧結(jié)構(gòu)的模擬試驗件，并分別進