[发明专利]一种航空发动机圆弧端齿连接装配安装角度的优化方法

说明书

本发明公开一种航空发动机圆弧端齿连接结构装配安装角度优化方法，以解决现有航空发动机端齿连接结构需多次装试调整的问题。优化方法包括以下步骤：步骤1、建立端齿齿面装配初始间隙模型；步骤2、建立端齿连接结构装配齿面接触模型；步骤3、建立端齿连接结构优化安装角度模型，在绝对坐标系下将端齿特征数据整合到步骤1的端齿齿面装配初始间隙模型和步骤2的端齿连接结构装配齿面接触模型中，得到端齿连接结构装配结果，依据装配结果选择最佳装配安装角度。

技术领域

本发明属于航空发动机转子装配技术领域，具体涉及一种航空发动机圆弧端齿连接结构装配安装角度优化方法。

背景技术

航空发动机多级转子端齿连接结构装配质量是影响航空发动机安全和性能的关键指标；在高速转动以及结构不平衡的激励下，转子连接结构将发生剧烈振动，加剧结构材料疲劳，缩短零件寿命。通常航空发动机中端齿连接结构装配工艺，一般采用试装目视检查齿面着色方法判断装配合格与否，这种方法主观性较强，一次装配成功率低通常需要多次安装调试才能达到装配工艺要求且缺乏有效的装配指导方法与依据，浪费人力物力且难以保证航空发动机转子装配质量；随着航空发动机性能要求的不断提升，装配工艺需要向精准化与数字化转变，传统装配技术手段已不能满足需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种航空发动机圆弧端齿连接结构装配安装角度优化方法，以解决现有航空发动机端齿连接结构需多次装试调整的问题。

本发明采用以下技术方案：一种航空发动机圆弧端齿连接结构装配安装角度优化方法，其特征在于，航空发动机转子圆弧端齿连接结构包括：凸齿圆弧端齿、凹齿圆弧端齿与中心拉杆，圆弧端齿以下简称端齿；

优化方法包括以下步骤：

步骤1、建立端齿齿面装配初始间隙模型：

以航空发动机转子的端齿盘中心为原点建立空间坐标系，通过测量相邻端齿齿面节线交点的坐标位置，计算端齿实际节距；计算端齿节距偏差；根据端齿齿面偏差和端齿节距偏差的几何关系，建立端齿齿面偏差方程组；计算在不施加轴向力的装配初始状态下、不同安装角度下的端齿齿面间隙分布，即完成端齿连接结构齿面初始间隙计算模型；

步骤2、建立端齿连接结构装配齿面接触模型：

建立端齿齿面受力模型，计算端齿结构的刚度模型，进一步建立在轴向力作用下端齿齿面的变形量和端齿盘盘体变形量模型，根据端齿连接结构静力平衡建立不同安装角度下端齿齿面受力模型，计算得到端齿齿面接触分布情况，即完成端齿连接结构装配齿面接触模型；

步骤3、建立端齿连接结构优化安装角度模型，在绝对坐标系下将端齿特征数据整合到步骤1的端齿齿面装配初始间隙模型和步骤2的端齿连接结构装配齿面接触模型中，得到端齿连接结构装配结果，依据装配结果选择最佳装配安装角度。

进一步的，步骤1的具体计算过程如下：

以端齿盘建立右手坐标系，以端齿节平面为基准面，原点为端齿盘轴线与节平面交点，x轴正方向通过初始装配位置端齿结构且端齿盘结构关于x轴对称，z轴正方向竖直向外，根据右手坐标系建立y轴；通过测量获取端齿节线与实际端齿齿面交点坐标数据，建立齿面节距偏差表达式：

式中，点和分别表示第i实际齿面与节线交点和第i+2实际齿面与节线交点坐标数据，点和分别表示第i标准齿面与节线交点和第i+2标准齿面与节线交点坐标数据，根据端齿结构尺寸，端齿齿面偏差和节距偏差的几何关系可以用下式表示：

式中，与分别为第i齿面偏差与第i+2齿面偏差，R与r分别为端齿的外半径与内半径，θ为端齿齿面压力角，将凸齿和凹齿齿面实测数据代入以上步骤，以凸齿端齿盘基准为装配基准，定义端齿连接结构在第k个安装角度时，齿面配合偏差表达式如下：