航空发动机结构与强度课程设计思考 一、航空发动机构造与强度课程设计的作用 对于飞行器动力工程的学生，航空发动机构造与强度的课程设计显得尤为重要。课程设计的重要性主要体现在航空发动机构造和强度课程的特点。实践性是航空发动机构造与强度课程最显著的特点。本课程研究的是实际发动机的结构及其强度，从表面上看，内容简单、易懂，理论性、系统性不强。但是要学生自己分析，则往往无从下手，特别是碰到实际的结构分析、结构设计更是束手无策。因此，通过课程设计这个教学环节，完成航空发动机某一结构的设计，起到加深对课堂教学内容的理解，实现理论向实践的转化，巩固理论知识的重要作用。航空发动机构造与强度课程的第二个重要特点是多学科综合的特点。实际的航空发动机结构是一个容纳多学科的、相互渗透的、具体的统一体，一个发动机具体结构的诞生是多学科综合的结果。即使一个简单的叶片结构设计都涉及到气体动力学、传热学、弹性力学、疲劳与断裂力学、有限元分析方法等等。因此本课程的教材涉及的内容多，知识面广，几乎包括了所学过的所有课程。总体上看显得内容繁杂，没有系统性和规律性。这给学生的学习带来了困难。而在完成课程设计的过程中，学生需要综合运用《航空发动机构造》、《航空发动机强度计算》等专业课程以及《弹性力学》、《有限元分析方法》、《机械制图》等专业基础课程的知识，需要查阅国家标准、材料手册等相关资料。因此，航空发动机构造与强度课程设计作为航空发动机构造与强度课程的后续教学环节，起到了提高学生综合运用相关专业课程的能力、加深对航空发动机构造的与强度认识和理解的重
要作用。综上所述可知，课程设计作为大学实践教学环节的组成部分，是实现理论与实践相结合的重要环节。而航空发动机构造与强度课程设计，由于航空发动机构造与强度课程的实践性和多学科性的特点，其课程设计对于提高学生的综合运用学科的能力以及加深对课程的认识和理解尤为重要。 二、工科相关课程设计的研究进展 美国麻省理工学院提出了高等工科教育要“回归工程实践”的教育理念。在《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中，明确提出以培养学生的创新精神和实践能力为实施素质教育的重点。清华大学老教授容文盛指出课程设计作为大学某一课程的综合性教学实践环节，它不仅仅是理论教学的辅助环节，而是全面培养学生必不可少的组成部分。因此，如何更好地开展课程设计实现培养高素质人才的目标成为各大高校教师积极探索和思考的问题。西南交通大学的鲁汉清教授提出要发挥课程设计的优势提高学生的综合素质和能力，在课程设计中要注意处理好以下几个关系： （1）人文素质和工程素质的关系。工程素质是工科学生课程设计培养的主要目标，鲁教授提出工程素质是与人文素质不可分割的，借助课程设计，树立起学生老实做人、严谨治学的思想，为工程素质的培养打下良好的基础。 （2）知识、能力与素质教育的关系。鲁教授提出在课程设计的过程中可以通过以下两个途径促进学生的知识、能力与素质教育的协调发展：第一，设计题目的设置向产品设计的方向靠拢，让学生接受真实产品设计的完整过程的训练和熏陶。第二，计算机模拟和实物讲解相结合，计算机模拟的最大优点是可以进行设计结果的快速仿真分析，实物讲解可以直观地提供设计结果。课程设计可以充分
6.4典型轴类零件加工工艺分析 6.4.1 轴类零件加工的工艺分析 (1)轴类零件加工的工艺路线 1)基本加工路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 ① 粗车—半精车—精车 对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 ② 粗车—半精车—粗磨—精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。 ③ 粗车—半精车—精车—金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。 ④ 粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。 2)典型加工工艺路线 轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。 对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下： 毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽—（花键槽、沟槽）—热处理—磨削—终检。 (1)轴类零件的预加工 轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。 校直毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值， (2) 轴类零件加工的定位基准和装夹
1）以工件的中心孔定位在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。 2）以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶）用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。 3）以两外圆表面作为定位基准在加工空心轴的内孔时，（例如：机床上莫氏锥度的内孔加工），不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作为定位基准。当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。 4）以带有中心孔的锥堵作为定位基准在加工空心轴的外圆表面时，往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准，见图6.9所示。 锥堵或锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准，又是空心轴外圆精加工的基准。因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有较高的同轴度。在装夹中应尽量减少锥堵的安装此书，减少重复安装误差。实际生产中，锥堵安装后，中途加工一般不得拆下和更换，直至加工完毕。 图 6.9 锥堵和锥套心轴 a)锥堵 b）锥套心轴
航空发动机研制难点 目前，在各行各业众多工业产品中，能够称得上是“工业王冠”的大概只有喷气航空发动机和微电子芯片了。“工业王冠”不单单反应的是喷气式航空发动机在技术层面的研制难度，也不仅仅说明了航空发动机在飞机设计中属于“心脏”一样的核心地位，更说明了在国家发展过程中航空发动机如同“王权”一般高端的战略位置。但是我国偏偏在航空发动机研制过程中，长期处于“慢性心脏病”的状态，在追求“工业王权”的过程中，长期处于“知其然，不知其所以然”的境地。不过，在对航空发动机研制客观规律进行总结和对于国家发展有了更深层次的认识之后，我国在当今航空发动机技术发展的战略机遇期，不仅可以与航空强国齐头并进，还要创立属于中华民族的“动力王朝”。 现代涡扇发动机结构极其复杂，图为GE90大涵道比涡扇发动机结构剖视图 采用三维气动算法进行理论计算的压气机叶片 如何组织燃料高效的燃烧而又不伤及自身，是燃烧室设计的核心问题 带有冷却孔的涡轮叶片，采用了激光熔接技术，号称是世界上最难制造的零件之一。 我国直到上世纪八十年代才开始的高推比核心机预研计划F119-PW-100堪称是世界第一发动机，可是只是美国第四代核心机的衍生产品而已，后面还有三代…… 用于民航的大涵道比涡扇发动机，我国目前在这个领域没有自己的发动机型号。 精心雕琢的工业王冠 喷气式航空发动机的性能优势是建立在精巧的连续回旋转子结构上的，其研制难点也基本围绕这一个核心展开。现代飞机不断提高的战术技术指标对航空发动机提出了非常高的要求。高温、高压、高转速而又要求高可靠性、耐久性和维护性是其基本特点。在这些高而又相互矛盾的要求的推动促进下，航空发动机经过长时间的发展已经成为人类有史以来最复杂最精密的工业产品。 压气机的作用是利用来自涡轮的能量对发动机进气进行压缩和增温。一方面提高了进气分子活跃程度，更有利于提高燃烧效率。另外一方面，增加了单位体积内的氧气含量，因为大气尤其是高空大气的单位体积含氧量太低，远小于燃烧室中的燃油充分燃烧所需的耗氧量。压气机的主要设计难点在于要保证效率、增压比和喘振裕度这三大主要性能参数满足发动机的设计要求。一个世纪以来，伴随着气动热力学、计算流体力学的发展．压气机的设计水平在逐年提高。20世纪初采用螺旋桨理论设计压气机叶片，二十年代开始采用孤立叶形理论，三十年代中期开始采用叶栅设计理论，五十年代开始用二维设计技术，七十年代开始建立准三维设计体系，九十年代以来，航空界开始使用三维粘性流场分析设计体系对压气机进行设计。压气机设计理论、计算模型和设计系统在基础理论科研推动下不断进步跨越。即便是有先进的计算机辅助设计手段，如果基础科研理论没有进步，也无法在高性能压气机领域取得突破。由于压气机的逆压梯度相当大、需要对空气流场、温度场和压力场进行详尽的
航空发动机试验测试技术 航空发动机是当代最精密的机械产品之一，由于航空发动机涉及气动、热工、结构与 强度、控制、测试、计算机、制造技术和材料等多种学科，一台发动机内有十几个部件和 系统以及数以万计的零件，其应力、温度、转速、压力、振动、间隙等工作条件远比飞机 其它分系统复杂和苛刻，而且对性能、重量、适用性、可靠性、耐久性和环境特性又有很 高的要求，因此发动机的研制过程是一个设计、制造、试验、修改设计的多次迭代性过程。在有良好技术储备的基础上，研制一种新的发动机尚要做一万小时的整机试验和十万小时 的部件及系统试验，需要庞大而精密的试验设备。试验测试技术是发展先进航空发动机的 关键技术之一，试验测试结果既是验证和修改发动机设计的重要依据，也是评价发动机部 件和整机性能的重要判定条件。因此“航空发动机是试出来的”已成为行业共识。 从航空发动机各组成部分的试验来分类，可分为部件试验和全台发动机的整机试验， 一般也将全台发动机的试验称为试车。部件试验主要有：进气道试验、压气机试验、平面 叶栅试验、燃烧室试验、涡轮试验、加力燃烧室试验、尾喷管试验、附件试验以及零、组 件的强度、振动试验等。整机试验有：整机地面试验、高空模拟试验、环境试验和飞行试 验等。下面详细介绍几种试验。 1进气道试验 研究飞行器进气道性能的风洞试验。一般先进行小缩比尺寸模型的风洞试验，主 要是验证和修改初步设计的进气道静特性。然后还需在较大的风洞上进行l／6或l／5的 缩尺模型试验，以便验证进气道全部设计要求。进气道与发动机是共同工作的，在不同状 态下都要求进气道与发动机的流量匹配和流场匹配，相容性要好。实现相容目前主要依靠 进气道与发动机联合试验。 2，压气机试验 对压气机性能进行的试验。压气机性能试验主要是在不同的转速下，测取压气机特性 参数(空气流量、增压比、效率和喘振点等)，以便验证设计、计算是否正确、合理，找出 不足之处，便于修改、完善设计。压气机试验可分为： (1)压气机模型试验：用满足几何相似的缩小或放大的压气机模型件，在压气机试验台上按任务要求进行的试验。 (2)全尺寸压气机试验：用全尺寸的压气机试验件在压气机试验台上测取压气机特性，确定稳定工作边界，研究流动损失及检查压气机调节系统可靠性等所进行的试验。 (3)在发动机上进行的全尺寸压气机试验：在发动机上试验压气机，主要包括部件间的匹配和进行一些特种试验，如侧风试验、叶片应力测量试验和压气机防喘系统试验等。 3，燃烧室试验 在专门的燃烧室试验设备上，模拟发动机燃烧室的进口气流条件(压力、温度、流量) 所进行的各种试验。主要试验内容有：燃烧效率、流体阻力、稳定工作范围、加速性、出 口温度分布、火焰筒壁温与寿命、喷嘴积炭、排气污染、点火范围等。 由于燃烧室中发生的物理化学过程十分复杂，目前还没有一套精确的设计计算方法。因此，燃烧室的研制和发展主要靠大量试验来完成。根据试验目的，在不同试验器上，采 用不同的模拟准则，进行多次反复试验并进行修改调整，以满足设计要求，因此燃烧室试 验对新机研制或改进改型是必不可少的关键性试验。
轴类零件的加工工艺 绪论 本课题主要研究轴类零件加工过程，加工工艺注意点及改进的方法，通过总结非标件的加工以及典型半成品轴类零件的加工实例来加以说明。现在许多制造最终成品的工厂为了提高机器的某些性能或者降低成本，需要找机械加工厂定做的，常常会因为设备、技术或者工艺规程制定的不是很好，加工出来的部件无法满足使用要求，所以需要一次次的总结，改进加工工艺，从而完善产品。经过总结了生产上出现的问题，写下了这篇论文。 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。 图轴的种类 a)光轴 b)空心轴 c)半轴 d)阶梯轴 e)花键轴 f)十字轴 g）偏心轴 h)曲轴 i) 凸轮轴 1 轴类零件的功用、结构特点 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩
和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。 轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。 1.1轴类零件的毛坯和材料 1.1.1轴类零件的毛坯 轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。 1.1.2轴类零件的材料 轴类零件材料常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。 2 轴类零件一般加工要求及方法 2.1 轴类零件加工工艺规程注意点
航空发动机结构强度设计 大作业 王延荣主编 北京航空航天大学能源与动力工程学院 2013.3
2 1 某级涡轮转子的转速为4700r/min ，共有68片转子叶片，叶片材料GH33的密度ρ为8.2 ×103 kg/m 3，气流参数沿叶高均布，平均半径处叶栅进、出口的气流参数，叶片各截面的重心位置(X , Y , Z )，截面面积A ，主惯性矩I ξ，I η以及ξ轴与x 轴的夹角α，弯曲应力最大的A , B , C 三点的坐标ξA , ηA , ξB , ηB , ξC , ηc 列于下表，试求叶片各截面上的离心拉伸应力、气动力弯矩、离心力弯矩、合成弯矩及A ，B ，C 三点的弯曲应力和总应力。 截 面 0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ X , cm 0.53 0.41 0.41 0.40 0.24 0.12 Y , cm -0.41 -0.38 -0.30 -0.19 -0.11 -0.02 Z , cm 62.8 59.1 56.0 53.0 49.4 45.8 A , cm 2 1.80 2.32 3.12 4.10 5.48 7.05 I ξ, cm 4 0.242 0.304 0.484 0.939 1.802 I η, cm 4 6.694 9.332 12.52 17.57 23.74 ξA , cm -2.685 -2.847 -2.938 -2.889 -2.894 ηA , cm 0.797 0.951 1.094 1.232 1.319 ξB , cm -0.084 -0.205 -0.303 -0.219 -0.302 ηB , cm -0.481 -0.521 -0.655 -0.749 -1.015 ξC , cm 3.728 3.909 4.060 4.366 4.597 ηC , cm 0.773 0.824 0.840 1.130 1.305 α 31o 40’ 27o 49’ 25o 19’ 22o 5’30’’ 16o 57’ 12o 43’ c 1am c 1um ρ1m p 1m c 2am c 2um ρ2m p 2m 297m/s -410m/s 0.894kg/m 3 0.222MPa 313m/s 38m/s 0.75 kg/m 3 0.178MPa 2 某一涡轮盘转速12500r/min，盘材料密度8.0×103kg/m 3 ， 泊松比0.3，轮缘径向应力140MPa，盘厚度h 、弹性模量E、线涨系数α及温度t 沿半径的分布列于下表，试用等厚圆环法计算其应力分布。 截面, n 半径r , cm 盘厚h , cm E, GPa t , ℃ α,10-6/℃平均半径 平均厚度 0 0.0 4.86 162 165 16.5 1 5.0 3.90 16 2 165 16.5 2.5 4.38 2 10.0 2.97 157 250 17.1 7.5 3.435 3 14.0 2.2 4 148 360 18.2 12.0 2.60 5 4 15.0 1.8 6 140 400 19.0 14.5 2.05 5 15.8 1.60 13 7 430 19.4 15.4 1.73 6 16.6 1.80 134 460 19.7 16.2 1.70 7 17.4 2.30 130 500 20.3 17.0 2.05 3 某转子叶片根部固定，其材料密度2850kg/m 3，弹性模量71.54GPa ，叶片长0.1m ，各截面 位置、面积、惯性矩列于下表，试求其前3阶固有静频。 截面号i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x , m 0.0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 A , 10-4m 2 1.70 1.46 1.26 1.09 0.96 0.86 0.77 0.73 0.70 0.68 0.68 I , 10-8m 4 0.02790.0212 0.0157 0.01080.00840.00610.00450.00370.0032 0.0030 0.0030
课程设计说明书 设计题目 院（系）专业班学生姓名 完成日期 指导教师（签字） 华中科技大学
目录 一目的与要求 (1) 二设计任务 (2) 三工作过程模拟计算 (3) 四动力学计算 (7) 五设计感想 (10) 参考文献 (11) 附录A 发动机外特性曲线 (12) 附录 B F g-?、F j-?、F-?曲线图 (13) 附录 C F N-?、F L-?、F t-?、F k-?、R B-?曲线图 (14) 附录 D 发动机合成扭矩∑M k-?曲线图 (15)
一目的与要求 1.目的 发动机课程设计是《发动机现代设计》课程的后续教学环节，旨在对刚学习过的发动机设计课程以及发动机原理课程的知识进行综合运用，加深对专业知识的理解。在课程设计环节，通过总体性能计算（工作过程模拟计算与动力学计算）将发动机的结构参数与性能参数结合起来，弄清结构与性能之间的内在联系；通过发动机总体布置图设计，对发动机的总体结构有一个全面而具体的了解，并深化对发动机各主要零件的作用和设计要求的理解。 2.要求 对提供的教学参考资料要认真分析，在理解的基础上借鉴，不要盲目照搬照抄。独立完成，可以讨论，不许抄袭；按时完成，不得延期。交课程设计材料（计算说明书与图纸）时必须通过指导教师的考核，不得代交。计算说明书应包括：计算目的、已知条件、变量说明、计算结果及说明（分析）等，其中动力学计算应有受力分析图，曲线图应标明坐标及单位。所绘图纸应符合工程图纸规范要求。
二设计任务 4110柴油机总体方案设计 1. 技术参数 机型：立式，直列，水冷，四冲程，废气涡轮增压、中冷燃烧室型式：直喷式 气缸直径：110mm 活塞行程：125mm（曲柄半径：62.5mm） 缸数：4 发火顺序：1-3-4-2 压缩比：17 标定功率(kW)/转速(r/min)：140/2300 最大扭矩（N.m）/转速（r/min）： 640/1450~1550 外特性最低燃油耗率（g/kW.h）：200 标定工况燃油耗率（g/kW.h）：210 机油耗率（g/kW.h）：≤1.0 调速率：≤8% 怠速（r/min）： 750 曲轴旋转方向（从前端看）：顺时针 气门间隙（冷态）：进气门0.3～0.4，排气门0.4～0.5 冷却方式：强制水冷 润滑方式：压力、飞溅复合式 启动方式：电启动 配气定时：进气门开，上止点前20oＣＡ；进气门关，下止点后43oＣＡ排气门开，下止点前60oＣＡ；排气门关，上止点后20oＣＡ 供油提前角：上止点前18±2oＣＡ 2. 其他有关数据 活塞质量：1.32kg 活塞销质量：0.58kg 活塞环总质量：0.088kg 连杆大头质量（直开口/斜开口, kg）： 1.89/1.98 连杆小头质量(kg)：0.704 连杆长度L(mm)：210 曲柄销直径：70mm 曲柄销长度：40mm 主轴颈直径：85mm 主轴颈长度（非止推挡）：36mm 曲柄臂厚度：28mm 曲柄臂宽度：126mm
一·本型航空发动机的应用领域 舰载机是以航空母舰或其他军舰为基地的海军飞机。用于攻击空中、水面、水下和地面目标，并遂行预警、侦察、巡逻、护航、布雷、扫雷和垂直登陆等任务。它是海军航空兵的主要作战手段之一，是在海洋战场上夺取和保持制空权、制海权的重要力量。舰载机能适应海洋环境。普通舰载机一般在6级风、4～5级浪的海况下，仍能在航空母舰上起落。舰载机能远在舰炮和战术导弹射程以外进行活动；借助母舰的续航力，可远离本国领土，进入各海洋活动。舰载歼击机多兼有攻击水面、地面目标的能力，舰载强击机（攻击机）多兼有空战能力，以充分发挥有限数量舰载机的最大效能。舰载飞机的起落和飞行条件比陆上飞机恶劣,因此舰载飞机应有良好的起飞性能、较低的着陆速度、良好的低速操纵性。驾驶舱的视野开阔，在母舰和飞机上还装有特殊的导航设备，便于驾驶员对准甲板跑道。为了少占甲板面积和便于在舰上机库存储器放，多数舰载飞机的机翼在停放时可以向上折叠，有的垂尾和机头也可以折转。此外，海水和潮湿的环境容易使飞机机体、发动机和机载设备严重腐蚀，飞机要有较好的防腐蚀措施。
二·航空发动机的性能设计指标 推力：15000daN 单位推力：20daN·s/kg 重量：150kg 推重比：10 耗油率：0.4kg/(h·N) 总压比：36 涡轮前温度：1800K 整机效率：50% 设计寿命：24000h 三·航空发动机的结构形式 3.1压气机 采用传统的小涵道比涡轮风扇发动机。涡轮风扇发动机有内外两
个涵道，它的外涵风扇处于飞机进气道内，可以在跨声速或超声速飞行时工作，较之于螺浆发动机具有效率高的优点。涡扇发动机与涡喷发动机相比，它具有较高的推进效率与较大的推力。而且采用涡轮风扇发动机后，为提高热效率而提高涡轮前温度不会给推进效率带来不利影响。而且外涵道的冷空气可以在涡轮部位形成冷空气薄膜，降低涡轮前高温燃气对涡轮的损害。而且外涵道空气与涡轮后燃气相掺混，有利于增加推力并降低噪音。下面对主要部件进行阐述。 压气机依然选用轴流式压气机。空气在轴流式是压气机中的流动方向大致平行工作轮轴，采用此中压气机的优点是其流动使其在结构上容易组织多级压缩，以没一级都较低的整压压力比获得较高的压气机总增压压力比。每级的增压压力i1.15-1.35之间，使得空气流经每级叶片通道时无需急剧的改变方向，减少流动损失，因而压气机效率高。特别在大流量是，轴流式压气机较其他种类的压气机更容易获得较高的压气机效率，可达90%左右，多级轴流式压气机还具有大流量，高效率，小迎风面的优点。 采用鼓盘式转子，兼顾鼓式转子的抗弯刚性和盘式转子的承受大离心载荷的能力，具体为混合式鼓盘转子，采用这种形式的转
ARTICLES 学术论文 引言 航空发动机的设计、材料与制造技术对于航空工业的发展起着关键性的作用，先进的航空动力是体现一个国家科技水平、军事实力和综合国力的重要标志之一。随着航空科技的迅速发展，面对不断提高的国防建设要求，航空发动机必须满足超高速、高空、长航时、超远航程的新一代飞机的需求。 近年来，航空工业发达国家都在研制高性能航空发动机上投入了大量的资金和人力，实施一系列技术开发和验证计划，如“先进战术战斗机发动机计划（ATFE ）”、“综合高性能涡轮发动机技术（IHPTET ）计划”及后续的VAATE 计划、英法合作军用发动机技术计划（AMET ）等。在这些计划的支持下，美国的F119、欧洲的 EJ200、法国的M88和俄罗斯的AL-41F 等推重比10 一级发动机陆续问世。 为了提高发动机的可靠性和推力，先进高性能发动机采用了大量新材料，且结构越来越复杂，加工精度要求越来越高，对制造工艺提出了更高的要求。而且，在新一代航空发动机性能的提高中，制造技术与材料的贡献率为 50%~70%，在发动机减重方面，制造技术和材料的贡献率占70%~80%，这也充分表明先进的材料和工艺是航空发动机实现减重、增效、改善性能的关键。 1 航空发动机的材料、结构及工艺特点 在提高发动机可靠性和维护性的同时，为了提高发动机的推力和推重比，航空发动机普遍采用轻量化、整体化结构，如整体叶盘、叶环结构。钛合金、镍基高温合金，以及比强度高、比模量大、抗疲劳性能好的树脂基复合材 先进航空发动机关键制造技术研究 黄维，黄春峰，王永明，陈建民 （中国燃气涡轮研究院，四川 江油 621703） Key manufacturing technology research of advanced aero-engine HUANG Wei ，HUANG Chun-feng ，WANG Yong-ming ，CHEN Jian-min （China Gas Turbine Establishment ，Jiangyou 621703，China ） Abstract ：This paper describes the features of aero-engine material ，structure and technology ，and then ，development status and trend of key manufacturing technology for advanced aero-engine was analyzed. Finally ，the development of advanced aero-engine manufacturing technology in China is introduced and some proposals are put forward. Key Words ： aero-engine ，manufacturing ，summarization 作者简介： 黄维（1982—），男，四川仁寿人，中国燃气涡轮研究院助理工程师，主要从事工艺技术研究。E-mail ：huangwei611@https://www.doczj.com/doc/6d2794544.html,
目录 摘要 (3) 绪论 (5) 一、选择本课题的目的及意义 (5) 二、数控机床及数控技术的应用与发展 (5) （一）数控机床的应用与发展 (5) （二）数控技术的应用与发展 (6) 三、对课题任务的阐述 (6) 第二章工艺方案分析 (7) 2.2零件图分析及毛坯的选择 (7) 2.3设备的选择 (8) 2.5确定加工方法 (10) 2.6确定加工方案 (10) 第三章确定零件的定位基准和装夹方式 (12) 1．粗基准选择原则 (12) 2．精基准选择原则 (12) 3．定位基准 (12) 4.装夹方式 (12) 第四章工艺过程 (13) 1．工序与工步的划分 (13) 2．工步的划分 (13) 第五章确定加工顺序及进给路线 (14) 1．零件加工必须遵守的安排原则 (14) 2．进给路线 (14) 第六章刀具及切削用量的选择 (14) 6.1选择数控刀具的原则 (14) 6.2选择数控车削用刀具 (15) 6.3设置刀点和换刀点 (16) 6.4切削用量的选择 (16) 1．背吃刀量的选择 (16) 选择背吃刀量： (16) 2．主轴转速的选择 (17) 3．进给量的选取 (17) 4．进给速度的选取 (17) 7.1轴类零件加工工艺分析 (18) 7.2典型轴类零件加工工艺 (20) 7.3加工坐标系设置 (21) 7.4手工编程 (22) 第八章结束语 (25)
第九章致谢词 (26) 参考文献 (27)
摘要 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势。而数控加工技术是随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，是机械制造业人员长期从事数控加工时间的经验总结。数控加工技术就是用数控机床加工零件的方法。在数控加工中，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或者曲线运动来改变毛坯的尺寸和形状，把毛坯加工成符合精度要求的零件。数控车削加工是利用工件相对于刀具的旋转运动对工件进行切削加工的方法。车削适合加工回转类零件、内外圆锥面、端面、圆弧面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用的刀具主要是车刀。数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域得到广泛的应用如航天、汽车、精密机械等。总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。已经成为这些行业不可或缺的加工手段。 关键词：数控技术；车削加工；数控加工工艺；数控编程
航空工程学院 航空发动机综合课程设计 题目Loss of the Thrust Reverser Indication on Engine 1 or 2 1号或2号发动机反推显示丢失 作者姓名 专业名称2010级热能与动力工程指导教师魏武国 提交日期答辩日期
目录 第1章 CFM56-5B发动机介绍 (4) 1.1 概述 (4) 1.2 发动机特点 (5) 第2章反推系统 (6) 2.1 概述 (6) 2.2 反推控制系统 (7) 2.3 反推显示系统 (8) 2.4 反推装置 (9) 2.4.1 阻流门锁扣 (11) 2.4.2 阻流门液压作动筒 (12) 2.4.3阻流门位置开关 (13) 2.4.4 液压控制组件（HCU） (16) 第3章反推系统分析 (18) 3.1 反推系统结构框图 (18) 3.2 反推系统功能框图 (19) 第4章故障分析 (20) 4.1 故障描述 (20) 4.2 可能原因 (20) 4.2.1 DMC-1故障 (21) 4.2.2 阻流门锁扣故障 (21) 4.2.3 阻流门作动筒故障 (21) 4.2.4 阻流门位置开关故障 (21) 4.2.5 反推器HCU故障 (21) 4.3 故障树 (23) 4.4 排故流程图 (24) 参考文献 (25)
缩写 英文缩写英文及中文含义 ECU Engine Control Unit 发动机控制组件 CPU Control Processing Unit 控制处理组件 DAC Double Annular Combustor 双环腔燃烧室 EIU Electronic Interface Unit 电子接口组件 ECU Electronic Control Unit 电子控制组件 HCU Hydraulic Control Unit 液压控制组件 SEC Spoiler Elevator Computer 扰流板升降舵计算机 SOV Shut Off Valve 关断活门 ECAM Electronic Centralized Aircraft Monitoring飞机电子中央监控TLA Throttle Lever Angle 油门杆角度 DMC Display Management Computer 显示管理计算机
绪论 随着经济的发展和科学技术的进步，制造技术在现代工业中地位越来越重要。机械制造工艺是机械制造技术的重要内容和核心技术，精密加工、自动加工、高速加工等先进制造技术就是以制造工艺的内容为基础的。 机械制造的过程是将原材料经过工艺系统中的各种加工方法变成机械产品的过程。机械制造工艺就是以制造过程为主线，介绍零件制造的方法和技术，是包括零件机械加工与装配以及机床夹具设计为基本内容的一门应用技术综合课程。 在机械加工工艺教学中，机械制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车床铣床操作技术。让学生了解相关工种的先进技术，同时培养工作岗位的前瞻性；在讲授数控知识的同时，必须要求学生掌握基本的机械加工工艺，增强系统意识，理解手动操作与自动操作之间的联系，真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。数控车工基础工艺理论及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等，分类叙述了车床操作、数控车床自动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。以机械加工中车工工艺学与数控车床技能训练密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清晰地展示了数控车工必须掌握的知识和技能的训练途径。对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算，都进行了有针对性的论述，目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。 本文以与切削用量的选择，工件的定位装夹，加工顺序和典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。
航空发动机整机的性能方案设计 对于一款民用航空发动机来说,最重要的是什么?安全!省油!安！全！省！油！重要的话说三遍！正如有国外专家说的那样：民用发动机必须足够安全、足够省油，否则就是白给航空公司，人家也不要。 “丈母娘择婿指南” 那么大家说了，你就造个最安全、最省油的，很难吗？我们先不涉及制造、装配，仅谈一谈整机的性能设计问题。一款民用航空发动机要想和心目中的飞机搭伙过日子，就得首先被航空公司挑中。与中国大妈挑女婿的标准类似，能被选中的发动机也要满足以下几点要求：力气大（高推力）、吃得少（省油）、不要动不动就撂挑子（安全性高），最好全年无休（可靠性高），有病不去医院吃个药片就能好（维修成本低），同时还要足够沉稳内敛（低噪声）、讲究卫生（污染物排放少）。下面，就让我们一起走近民用航空发动机，看看它是怎样从整机性能上勤修内功征服丈母娘的吧。
事情是这样的，在我们周围的空气里面，住着无数调皮的空气分子。根据脾气秉性的不同，又分为氮气分子、氧气分子、水分子等各种类型。这些分子就像被一杆子打散的桌球，时时刻刻处于不停的运动和相互碰撞中。当它们前进的方向上有东西挡路时，就狠狠地撞上去。遇上其它空气分子还好，大不了大家都改个方向继续往前跑。若遇到列队迎敌的固体分子们，那就是一个被立刻反射回来的下场。当然，此时铜墙铁壁的固体分子也被狠狠地撞了一下腰。 分子们个体太小，碰撞一下的力量当然也是不值一提的。但架不住数量太多，每时每刻都有数以亿亿亿计的分子撞上来。所以宏观来看，空气中的任何物体都会持续受到一个压力的作用，即气压P。“咦？我就算初中毕业也知道这个P 应该叫压强吧？！”没错，说起这个名称，那还真有个原因：发动机内部各个部件的表面积和各流道截面的面积一般是固定不变的，如果每次计算压力都用压强乘以面积那也太傻了，所以直接扔掉面积不管，压力就是压强了！ 显然，这个压力的大小与单位时间内撞上来的分子个数成正比。同样数量的空气分子被塞到大小不同的箱子中，它们对箱壁的压力也会不同。箱子越大，分子们越稀疏，撞到同一块地方的分子就越少，压力也就越小。具体说来就是，压力P
航空发动机设计的总体强度 众所周知，航空发动机是一种高温、高压、高转速的精密机械，那强度，必须刚刚的！！上一期的总体结构想必大家还念念不忘，本期借着结构的东风讲讲发动机的总体强度。 第一个问题，强度专业是干啥滴？通俗地讲，“大发”作为一个干得多吃得少的新时代好青年，没有一个强健的身体可不行呢，这个强健，既体现在普通意义的强度上面（抗拉抗弯还要抗扭），还体现在抗疲劳能力（怎么折腾都不坏）和抗打击能力（无知的小鸟呼啦啦地撞上来）等方方面面，总的来说，生活在 航空发动机这样一个地狱般的工作环境里，没有一副打不坏、耐力好、贼扛揍 的好身板是不行的。为了确保发动机方方面面的零组件都能符合这样变态的标准，我们的强度攻城狮们可谓是殚精竭虑。 今天，我们首先为大家介绍的是总体强度专业。 在国内，很少有总体强度这样一个概念，那总体强度是干什么的呢？其主要有三个方面：用洋文来说分别为Load, WEM and Rotor Dynamics。发动机行业内有句名言，载荷先行活看结构，这个载荷呢就是这里的Load；WEM作为一个 洋小伙，其全称为Whole Engine Model，凡是和整机模型相关的各种任务都 找他；最后一位就是本期的主角，RotorDynamics，转子动力学。 下面客官请听我娓娓道来。 1转子动力学的前生后世 为满足航空器日益增长的舒适性、经济性、高效率等要求，现代民用航空发动机被设计为带涡轮和压气机的旋转机械。为保障不同涡轮和压气机的工作性能，发动机主要采用双轴和三轴的结构布局，而转速往往达到每分钟几千（低压部件）或几万转（高压部件）。在这种严酷的工作条件下，发动机转子动力学设计就显得尤为重要了。 发动机转子动力学设计的优劣，直接影响着发动机整机振动的好坏与否。 如果将航空发动机拟化为一个人，涡轮、压气机、燃烧室等部件结构代表 着发动机的骨骼与肌肉，燃油和空气代表着食物与血液，性能等代表着物理特
航空发动机制造技术专业简介 专业代码560603 专业名称航空发动机制造技术 基本修业年限三年 培养目标 本专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好职业道德和人文素养，掌握航空发动机制造技术、精密加工、特种加工和航空发动机工艺装备等基本知识，具备精密加工、超精加工、特种加工工艺参数选择和航空零部件工艺装备制造的能力，以及数控加工工艺规程的编制和数控加工程序的编制的能力，从事数控机床操作、数控电加工机床操作、数控编程、机械加工工艺等工作的高素质技术技能人才。 就业面向 主要面向航空发动机研发、制造企业，在数控机床操作、数控电加工机床操作、机械加工工艺等岗位群，从事工艺装备的制造、精密机床和特种加工设备的操作（包括电火花成型机床、线切割机床、电化学加工机床、激光加工机床和快速成型机床）等工作。 主要职业能力 1.具备对新知识、新技能的学习能力和创新创业能力； 2.具备航空零件识图能力和计算机绘图能力； 3.具备材料选用与热处理方法选择能力； 4.具备数控编程和操作数控机床加工航空零部件的能力； 5.具备对航空发动机零部件进行测绘的能力，具备 CAD/CAM 软件应用能力； 6.具备精密加工、超精加工、特种加工工艺参数选择能力； 7.具备操作数控电加工机床加工机械零件的能力。
核心课程与实习实训 1.核心课程 包括机械制造工艺与机床夹具、金属切削与机床、数控特种加工概述、数控电火花加工、数控电火花线切割加工、先进制造技术、航空发动机制造新技术等。 2.实习实训 在校内进行数控机床操作、数控电加工机床、UG 制图员培训、数控手工编程等实训。在航空发动机研发、制造企业进行实习。 职业资格证书举例 机修钳工制图员数控设备装调维修工数控线切割操作工数控电加工机床操作工 衔接中职专业举例 飞机维修机械加工技术 接续本科专业举例 无
典型轴类零件的数控加工工艺编制数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行操纵的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备。 本次设计确实是进行数控加工工艺设计典型轴类零件，要紧侧重于该零件的数控加工工艺和编程，包括完成该零件的工艺规程，要紧工序工装设计，并绘制零件图、夹具图等。 通过本次毕业设计，对典型轴类零件的设计又有了深的认识。从而达到了巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析咨询题和解决咨询题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。 关键词：数控技术典型轴类零件加工工艺毕业设计
摘要 (1) 目录 (2) 1.引言 (3) 1.引言 (3) 2.零件分析 (4) 2.1毛坯的选择 (4) 2.2 机床的选择 (4) 3.零件图加工艺分析 (7) 3.1零件的工艺分析 (7) 3.2 零件的加工工艺设计 (11) 4.零件图加工程序编写 (21) 4.1零件左端加工程序编写 (21) 4.2零件右端加工程序编写 (22) 5. 程序调试 (25) 致谢 (26) 参考文献 (27)
数控技术集传统的机械制造技术、运算机技术、成组技术与现代操纵技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体，是现代先进制造技术的基础和核心。数控车床己经成为现代企业的必需品。随着数控技术的不断成熟和进展及市场日益繁荣，其竞争也越来越猛烈，人们对数控车床选择也有了更加宽敞的范畴，对数控机床技术的把握也越来越高。随着社会经济的快速进展，人们对生活用品的要求也越来越高，企业对生产效率也有相应的提高。数控机床的显现实现了宽敞人们的这一愿望。数控车削加工工艺是实现产品设计、保证产品的质量、保证零件的精度，节约能源、降低消耗的重要手段。是企业进行生产预备、打算调度、加工操作、安全生产、技术检测和健全劳动组织的重要依据。也是企业对高品质、高品种、高水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。这不但满足了宽敞消费者的目的，即实现了产品多样化、产品高质量、更新速度快的要求，同时推动了企业的快速进展，提高了企业的生产效率。 数控工艺规程的编制是直截了当指导产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件，它将直截了当阻碍企业产品质量、效益、竞争能力。本文通过对典型轴类零件数控加工工艺的分析，对零件进行编程加工，给出了关于典型零件数控加工工艺分析的方法，关于提高制造质量、实际生产具有一定的意义。依照数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分表达了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。 本人以严谨务实的认真态度进行了此次设计，但由于知识水平与实际体会有限。在设计中会显现一些错误、缺点和疏漏，诚请各位评审老师提出批判和指正。