動力渦輪榫連接結構的設計方法研究.pdf

1、榫頭/榫槽連接結構在發(fā)動機中應用非常廣泛。其中樅樹形榫接結構具有材料利用合理、承載面積多、周向尺寸小而且拆裝方便等優(yōu)點。因此，在渦輪盤片連接中普遍采用這種連接形式。由于榫接結構形狀較為復雜，且工作環(huán)境十分惡劣，使得榫頭、榫槽連接部分產生較為嚴重的應力集中。所以榫接結構成為航空發(fā)動機故障多發(fā)的環(huán)節(jié)之一。因此，對動力渦輪榫頭/榫槽結構形式和設計特點進行研究，建立完善的設計方法，具有十分重要的意義。
　?。?）選用EGD-3應力標準中關

2、于樅樹形榫接結構的設計準則，提取能夠充分完整表達二齒、三齒樅樹形榫接結構幾何形狀的已知常量、獨立變量和關聯變量三類特征參數，并基于設計準則和幾何協調關系，建立了關聯變量的計算公式。針對二齒和三齒榫接結構的獨立設計變量對結構應力的影響做了有限元分析研究，給出了上側角、下側角、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，結合二齒、三齒榫接結構關鍵參數的有限元數值分析結果，建立了二齒、三齒樅樹形榫接結構工程設計方法。
　

3、　（2）將本文所建立的工程設計方法應用于兩種結構的設計，分別對某型機原有結構和本文設計結構進行了靜強度和疲勞壽命評估。結果表明：本文設計結構比原有結構更加合理，從而驗證了本文建立的工程設計方法是合理、可行的。
　?。?）提出了將齒間過渡和榫齒接觸單圓弧設計改為雙圓弧設計的思想，并以此為基礎建立了二齒、三齒榫連接結構優(yōu)化設計模型和方法。選取最大等效應力最小為優(yōu)化目標，并選擇對結構應力影響較大的雙圓弧半徑作為優(yōu)化設計變量，構建了優(yōu)化模