VSV调节机构运动特性的分析方法研究

发布时间：2017-11-03 09:13

  本文关键词：VSV调节机构运动特性的分析方法研究

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【摘要】：喘振会对发动机造成巨大的危害,为防止发动机在非设计点工作时发生喘振现象,多数发动机均采用可调静子叶片调节机构来调节静叶的角度。调节机构的运动特性直接关系到飞行安全。本文从数值仿真、数学建模及试验研究三方面对某可调静子叶片调节机构的运动特性进行了研究,主要研究内容包括以下几方面:(1)开展了基于商业软件ADAMS的调节机构的数值仿真研究。仿真得到的曲柄转角、叶片转角和作动筒驱动力随作动筒位移的变化曲线线性度较好,表明机构工作时不会出现位移突变或者力突变情况,设计合理。摇臂当作刚性体或者柔性体对驱动力影响较小,且作动筒驱动速度对驱动力影响较小,但摩擦影响较大。(2)建立了基于改进的D-H矩阵法和NEWTON-EULER法的调节机构的运动学和动力学数学模型。建模中对惯性力、摩擦等方面进行了分析和假设,并进行了简化。数学模型计算得到的叶片转角与数值仿真完全重合,而计算得到的驱动力与数值仿真的相对误差在3%以内。(3)开展了调节机构的摩擦系数测量试验和运动特性测量试验研究。摩擦测量试验测得运动副的摩擦系数。运动特性测量试验测得的叶片转角与数学模型计算结果相对误差在5%以内,但在测量驱动力时,发现存在额外阻力影响试验,气动力矩越大影响就越小,当气动力矩达一定程度后就可以忽略额外阻力,试验与动力学模型计算结果的相对误差在10%以内。数值仿真和试验均验证了数学模型的正确性。(4)采用本文建立的数学模型,开展了叶片转角和驱动力对尺寸参数、位置参数、摩擦系数等参数的敏感性分析研究。叶片转角和驱动力对同一参数的敏感度随驱动位移的变化趋势相似,但驱动力的敏感度值均较大一些,说明各参数对叶片转角和驱动力的影响规律一致,但对驱动力的影响程度更大。调节机构的第三级曲柄、第0级曲柄、摇臂的尺寸对机构的运动特性影响较大,在设计过程中应重点考虑,在加工过程中应控制其加工精度。本文对可调静子叶片调节机构的运动特性的研究,为以后可调静子叶片调节机构的结构优化设计、加工制造精度控制、维修更换等方面提供重要的参考价值。
【关键词】：可调静子叶片调节机构 数值仿真 数学建模 试验研究 敏感性分析
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V231
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 国内外研究现状14-19
• 1.2.1 VSV调节机构的研究现状14
• 1.2.2 多体系统理论研究14-17
• 1.2.3 试验研究17-18
• 1.2.4 数值仿真研究18-19
• 1.3 本文主要的研究工作19-21
• 第二章 VSV调节机构数值仿真21-31
• 2.1 典型VSV调节机构结构分析21-23
• 2.2 VSV调节机构仿真步骤23-26
• 2.2.1 运动副的定义23-24
• 2.2.2 驱动力及气动力矩的定义24
• 2.2.3 柔性化处理24-25
• 2.2.4 摩擦模型参数的定义25-26
• 2.3 VSV调节机构仿真结果分析26-29
• 2.3.1 驱动速度的影响27-28
• 2.3.2 摇臂柔性化的影响28-29
• 2.3.3 摩擦的影响29
• 2.4 小结29-31
• 第三章 VSV调节机构数学建模31-48
• 3.1 VSV调节机构运动学模型31-38
• 3.1.1 构件矩阵31-32
• 3.1.2 运动副矩阵32-33
• 3.1.3 建立闭环方程33-34
• 3.1.4 求解闭环方程组34
• 3.1.5 VSV调节机构运动学建模34-38
• 3.2 VSV调节机构动力学模型38-44
• 3.2.1 惯性力分析38-39
• 3.2.2 摩擦力分析39
• 3.2.3 VSV调节机构动力学建模39-44
• 3.3 数学建模的MATLAB程序44-45
• 3.4 数值仿真验证45-47
• 3.5 小结47-48
• 第四章 VSV调节机构试验研究48-61
• 4.1 试验设备及试验件48-52
• 4.1.1 摩擦系数测量试验48-50
• 4.1.2 运动特性测量试验50-52
• 4.2 试验及结果分析52-60
• 4.2.1 摩擦系数测量试验52-54
• 4.2.2 运动特性测量试验54-60
• 4.3 小结60-61
• 第五章 VSV调节机构敏感性分析61-68
• 5.1 敏感性分析理论61-62
• 5.2 各参数敏感性分析62-67
• 5.2.1 参数相对误差对敏感性分析的影响62-63
• 5.2.2 几何尺寸的敏感性分析63-65
• 5.2.3 位置参数的敏感性分析65-66
• 5.2.4 摩擦系数的敏感性分析66-67
• 5.2.5 敏感性分析小结67
• 5.3 小结67-68
• 第六章 总结及展望68-70
• 6.1 主要结论68
• 6.2 今后研究方向68-70
• 参考文献70-72
• 致谢72-73
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文73

【参考文献】

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本文编号：1135547