動(dòng)力渦輪榫連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、榫頭/榫槽連接結(jié)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用非常廣泛。其中樅樹形榫接結(jié)構(gòu)具有材料利用合理、承載面積多、周向尺寸小而且拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，在渦輪盤片連接中普遍采用這種連接形式。由于榫接結(jié)構(gòu)形狀較為復(fù)雜，且工作環(huán)境十分惡劣，使得榫頭、榫槽連接部分產(chǎn)生較為嚴(yán)重的應(yīng)力集中。所以榫接結(jié)構(gòu)成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障多發(fā)的環(huán)節(jié)之一。因此，對(duì)動(dòng)力渦輪榫頭/榫槽結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行研究，建立完善的設(shè)計(jì)方法，具有十分重要的意義。
　?。?）選用EGD-3應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)

2、于樅樹形榫接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，提取能夠充分完整表達(dá)二齒、三齒樅樹形榫接結(jié)構(gòu)幾何形狀的已知常量、獨(dú)立變量和關(guān)聯(lián)變量三類特征參數(shù)，并基于設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和幾何協(xié)調(diào)關(guān)系，建立了關(guān)聯(lián)變量的計(jì)算公式。針對(duì)二齒和三齒榫接結(jié)構(gòu)的獨(dú)立設(shè)計(jì)變量對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響做了有限元分析研究，給出了上側(cè)角、下側(cè)角、楔形角、槽底傾角及齒間過渡圓弧和榫齒接觸圓弧的合理取值范圍，結(jié)合二齒、三齒榫接結(jié)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)的有限元數(shù)值分析結(jié)果，建立了二齒、三齒樅樹形榫接結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)方法。
　

3、?。?）將本文所建立的工程設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于兩種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，分別對(duì)某型機(jī)原有結(jié)構(gòu)和本文設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜強(qiáng)度和疲勞壽命評(píng)估。結(jié)果表明：本文設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比原有結(jié)構(gòu)更加合理，從而驗(yàn)證了本文建立的工程設(shè)計(jì)方法是合理、可行的。
　?。?）提出了將齒間過渡和榫齒接觸單圓弧設(shè)計(jì)改為雙圓弧設(shè)計(jì)的思想，并以此為基礎(chǔ)建立了二齒、三齒榫連接結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型和方法。選取最大等效應(yīng)力最小為優(yōu)化目標(biāo)，并選擇對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力影響較大的雙圓弧半徑作為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，構(gòu)建了優(yōu)化模