【摘 要】
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传扭性能是评价航空过盈联接件是否安全可靠的重要参数,准确计算并实验检测航空过盈件极限传扭性能对提高航空发动机性能有着重要意义。本文基于过盈传扭性能理论计算方法与相似比试件设计方法,对某真实航空过盈联接件(齿轮轴套试件与前轴颈试件)开展理论与实验研究,主要内容如下:(1)对课题来源、研究背景与意义进行简要描述,分析当前过盈联接研究现状,引出本文主要研究方向与内容。(2)阐述了对于航空复杂过盈联接件的
【基金项目】
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中国航发商用航空发动机责任有限公司委托大连理工大学研发的普通商密项目,项目名称为“径向传动杆承载能力设计和锥齿轮过盈传扭能力设计方法验证试验”;
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传扭性能是评价航空过盈联接件是否安全可靠的重要参数,准确计算并实验检测航空过盈件极限传扭性能对提高航空发动机性能有着重要意义。本文基于过盈传扭性能理论计算方法与相似比试件设计方法,对某真实航空过盈联接件(齿轮轴套试件与前轴颈试件)开展理论与实验研究,主要内容如下:(1)对课题来源、研究背景与意义进行简要描述,分析当前过盈联接研究现状,引出本文主要研究方向与内容。(2)阐述了对于航空复杂过盈联接件的过盈传扭性能理论计算方法与摩擦系数标定方法,并基于传扭计算方法进行理论推导,建立了相似比等效试件设计方法,为实验奠定理论基础,实现了对航空真实试件传扭性能与接触面载荷分布特性的等效再现。(3)分析了过盈传扭实验需求,进行了传扭实验方案规划设计与实验原理研究,选择了相应实验仪器与传感器型号并设计了航空薄壁过盈联接件专用传扭实验台,为传扭实验的进行提供了物质基础。(4)基于相似比等效试件设计方法,以几何等效、物理等效为设计原则,设计了真实试件的模拟等效试件结构与尺寸,开展了实验工况设计与实验流程设计,并进行了过盈传扭实验。实验结果显示,航空模拟试件理论极限扭矩与实验结果平均吻合度高达95.285%,验证了过盈传扭性能理论计算方法与相似比试件设计方法的准确度与可靠度;且各组标志点应变吻合度均值为0.944,结合传扭性能数据验证了有限元计算方法的正确性。(5)针对过盈接触面边缘效应现象,提出了一种接触面修形方法,并以航空等效模拟试件为对象,通过仿真分析计算得到理论修形量并进行修形计算,有限元结果显示基本消除了接触面的边缘效应现象,接触区域两侧边缘处接触载荷相比修形前分别减弱了85.8%和89%,且中间未接触区域也从未受载状态变为承受均匀的接触载荷,极大地改善了接触面受载情况,验证修形方法正确有效。(6)通过摩擦系数试验得到了9310钢材与Metco73F-NS-1/PAC200-200GE航空专用涂层材料之间未添加润滑剂的干摩擦系数与接触压强关系曲线,摩擦系数试验结果可以看出最大静摩擦系数变化的整体趋势为:接触压强越大,摩擦系数越小,摩擦系数整体范围在0.15~0.22之间波动。
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