基于UG软件的航空发动机液压系统执行机构设计

维普资讯 http://www.cqvip.com 航空发动机　２００７年第３３卷第２期　王岩　曲山　栾东　（１．中国电力工程顾问集团东北电力设计院大连分院，辽宁大连２．沈阳发动机设计研究所，辽宁沈阳１１００１５）　Ｉ１６０２１；　摘要：介绍了用ＵＧ软件进行航空发动机液压系统执行机构壳体油路设计、油路检查、装配应用和设计说明等　的方法。　关键词：ＵＧ软件航空发动机执行机构壳体油路　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ａｃｔｕａｔｏｒ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＵＧ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｗａｎｇ　Ｙａｎ　Ｑｕ　Ｓｈａｎ　Ｌｕａｎ　Ｄｏｎｇ２　（１　Ｄａｌｉａｎ　Ｂｒａｎｃｈ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｎｓｕｈｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ，ＤａＬｉａｎ　１　１６０２１，Ｌｉａｏｎｉｇ　ｌ　Ｃｈｉａｎ）　（２　Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１　１００１５，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｈｅｌｌ　ｏｉｌｗａｙ　ｄｅｓｉｇｎ，ｃｈｅｃｋ，ａｓｓｅｍｂｌｙ　ａｐｐｈｃａｔｌｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｅｒｏ－　ｅｎｇｌｎｅ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ａｃｔｕａｔｏｒ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＵＧ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＧ　ｓｏｆｔｗａｒｅ；ａｅｒｏｅｎｇ￣ｎｅ；ａｃｔｕａｔｏｒ；ｓｈｅｌｌ；ｏｉｌｗａｙ　１　引言　航空发动机控制系统执行机构具有壳体油路复　各种活门，活门之间靠油路联通。油路直接加工在　活门壳体凸台上，其直径根据流量需求、空间大小及　活门凸台尺寸决定；内部流通的液压油，按油的压力　杂、零部件装配紧凑的特点，设计难度很大。传统的　执行机构设计采用二维平面制图，即使设计者具有　丰富的设计经验和较强的空间想象力，也容易出错。　利用ＵＧ软件进行执行机构设计则不然，还可以大　大缩短设计时间、加快产品研制。　大小分为高压油、定压油、控制油和低压油，通常，低　压总回油路直径最大，高压进油路次之，定压油路和　控制油路直径小一些。不同油路之间保持一定间　本文介绍了用ＵＧ软件进行航空发动机液压系　统执行机构壳体油路设计、油路检查、装配应用和设　计说明的方法。　距。除了要满足功能需求外，油路设计还要保证机　械加工的工艺性。　有时，在原理图上，油路是简单联通的，而在实　际设计中则需要增设几条辅助油路。整个壳体的设　计不仅需要直油路，还需要有平面斜油路，甚至空间　斜油路。　图１是用修剪实体的方法得到的壳体主要活门　部位的剖面实体。　铺设油路通常采用３种方法：　是用Ｈｏｌｅ命令。一般选Ｓｉｍｐｌｅ　ｈｏｌｅ。输人　Ｄｉａｍｅｔｅｒ、Ｄｅｐｔｈ、Ｔｉｐ　Ａ￣ｇｌｅ，选中平面，定位，即可生　成。可以编辑，重新定位，修改直径和长度。该方法　一２具体应用　２．１壳体油路设计　执行机构壳体内部通常设置了执行具体功能的　收稿日期：２０ｏ６一ｏ９—１５　第一作者简介：王岩（１９７８一），２ｏｏ２年毕业于东北电力学院，从　事电力设计工作。　的优点是直接生成Ｔｉｐ　Ａｎｇｌｅ，避免由忽略它而造成　维普资讯 http://www.cqvip.com 王岩等：基于ＵＧ软件的航空发动机液压系统执行机构设计　４５　设计失误。　二是由圆拉伸。该方法与第１种方法一样，对　间，在轮廓设计时必须考虑。现在大部分厂家不提　供三维模型，可用ＵＧ做出其简易模型（外部尺寸要　准确无误）。发动机模型非常复杂，为简化装配部　件，将模型Ｅｘｐｏｒｔｉｎｇ　ａｓ　ａ　Ｐａｒａｓｏｌｉｄ生成１个后缀为　ＸＭＴ＿ＴＸＴ的文件，然后创建新的ＰＲＴ文件，再Ｉｍ—　ｐｏｒｔ　Ｐａｒａｓｏｌｉｄ，将ＸＭＴ＿ＴＸＴ文件导人。新建的整机　直油路的生成很有效。　三是先画出油路中心线，以此为Ｃｕｒｖｅ　Ｖｅｃｔｏｒ作　圆柱即可。此方法适合于铺设斜油路和空间油路。　模型不再调用各零组件，可以单独被调用，节约了存　图１壳体剖面实体　２．２壳体油路检查　用ＵＧ软件进行油路设计不仅直观，而且便于　检查。选择Ｖｉｅｗ菜单下Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ中的Ｎａｖｉｇａｔｅ　ｏｐ。　ｔｉｏｎｓ，可手动逐步透视到壳体内部结构。拖动Ｏｂ—　ｊｅｃｔ　Ｄｉｓｐｌａｙ中的Ｔｒａｎｓｌｕｃｅｎｃｙ，可实现壳体不同程度　的透明度，是检测内部结构的好方法。还可以利用　壳体外部尺寸比较规整的特点，用Ｅｘｔｒｕｄｅ命令拉　伸面形成壳体外部形状，用Ｓｕｂｔｒａｃｔ剪出壳体的反　模型，如图２所示。油路成为圆柱体，非常直观；可　直接旋转查看各油路设计是否正确，还可以更加便　捷地测量油路之间的距离。　图２壳体反模型　２．３装配应用　执行机构在发动机上的装配受到发动机轮廓线　的限制，装机外廓尺寸应控制在飞机发动机舱的限　制尺寸范围内，因而虚拟装配有重要意义。　通常用ＵＧ设计出执行机构三维模型的大概轮　廓，然后与整机协调，虚拟装配，从装配模型上直接　表现出执行机构结构是否可行。根据装配情况，修　整执行机构轮廓，确定最终的设计尺寸。电液转换　装置及电插座等电器元件占执行机构很大的外部空　储空间及调用时间。　在零组件（包括壳体）建模时，考虑到装配的应　用，要建立必需的引用集（ｂｏｄｙ、ｆａｃｅｔ）。引用集不仅　可清晰显示装配件，还可减小装配部件文件。零组　件的装配过程也是对设计的校对过程。零件设计完　成，一般从下向上装配。在零件级做的几何编辑，利　用该零件的装配件会自动更新。也可以在装配模型　的Ａｓｓｅｍｂｌｙ　Ｎａｖｉｇａｔｏｒ中选中需要编辑的件，点右键　选Ｍａｋｅ　Ｗｏｒｋ　Ｐａｒｔ，即可编辑。装配中可以观测到　零部件之间是否干涉，外表面零件（六角头螺塞、螺　钉、接头等）之间是否留有足够使用装配工具（扳　手、螺丝刀等）的空间。考虑到自上向下装配的优　势，工作在装配级时可以建立和编辑组件部件，在装　配级上做的几何改变立即自动地反映在零组件上。　用这种装配方法可以实现执行机构的零组件和壳体　同步设计。　２．４用ＵＧ作设计说明　作为产品设计，图形说明是必不可少的。原理　说明书、装配说明书及使用维护说明书中都需要大　量的图形说明。　由ＵＧ的三维模型可直接生成二维图，根据需　要自动生成剖视图。可以与传统的二维图一样进行　标注，生成符合标准规范的二维图。在说明书中，需　要表示出执行机构的装配关系，指出各零部件之间　的关系，利用ＵＧ生成装配爆炸视图即可实现。在　爆炸视图中，指定的零件从它们真实的位置移动，如　图３所示。爆炸视图可以清晰地了解装配中各组件　的相互关系。一般确定矢量方向后用光标拖动零　件，直至满足要求。零件明细表可以参考装配图中　的部件清单制作，即Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ中的Ｐａｒｔ　Ｌｉｓｔ。　。馨巷巷巷　９　ｅ　０　３　圈３活门爆炸视图　（下转第４３页）　维普资讯 http://www.cqvip.com 王华等：符号运算方法在双转子涡喷发动机动态模型建立中的应用　４３　＝Ｈ　Ｏ　Ｗ．Ｈ）。，　（　ｎ。＝（一　ｎＬ　ＯＷａＬ）。，　＝ｃ　＿（＿　ＰＩ２＝（＂ａ　＇ｃ。ＯＷ．Ｈ一　）０，　ａＬ　）。，　他＝（丽ＷｆＨ￣ｏｂ一１）。，　ｗ　＝（　ＷｆＨ　￣ｎｂ）。　上述各币系数结果中＇（　）０’（　ｏ－２２￣”）。为高　Ｈ　０Ｗ．Ｗａ　）。，　Ｐｌ　＝（＿＂ｆＣ　Ｌ　　Ｏｄ仃ｃｄ仃ｃ＝（　）０，　＿（＿　）０，　瓦　＝（　陀　。，　＝一号，　０Ｗ　ａ　Ｌ）（　０Ｗ　．Ｌ）数，（。，。为低压压气机空气流量对增　ｄ仃压比和低压转子转速的偏导数，可从高压压气机和　（—　）。　一－，　（一—　）。，　（　）。　ｓ＝－－１）　附　低压压气机特性图上获取，其余参数均为稳态点数　棍　５结束语　利用符号运算功能，可以简化工程应用中的复　杂数学运算，获得准确的解析解。本文利用符号微　分代数运算功能，建立了双转子涡喷发动机稳态点　小偏离动态特性数学模型。　参考文献　１黄忠霖．ＭＡＴＬＡＢ符号运算及其应用．北京：国防工业出　版社，２００４．　（一—　）。，　＝１，玛阳＝一号，　阳　＝一１，　ＰＢ　＝号，　Ｋ１。阳　＝１，　。阳　＝一号，Ｋ１㈣＝一１，　号，　。：１，　。附＝＝２廉筱纯，吴虎．航空发动机原理．西安：西北工业大学出版　社，２００５．　（　ｎ．　Ｗ￣Ｈ：　；Ｏｂ　ＯＷ．Ｈ）。，　（上接第４５页）　此外，ＵＧ软件具有生成高质量图片的功能。　先对三维模型进行材料／纹理设置，对执行机构来　而没有修改的零组件可直接利用，体现了ＵＧ软件　优良的继承性和可编辑性。　上述执行机构设计所利用的仅是ＵＧ软件的基　本功能。如果利用ＵＧ软件的高级功能，将会使航　说，壳体选择ａｌｕｍｉｎｕｍ；进行基本光照设置（Ｂａｓｉｃ　ｕｇｌ１ｔｓ），或加上不同光源（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｌｉｇｈｔｓ），可根据　需要对光源的种类、位置、强度、方向以及颜色进行　设置；模型视觉效果设置也有多种选择（Ｖｉｅｗ　Ｅｆｆｅｃｔｓ中提供了Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ、Ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄ及Ｅｆｆｅｃｔｓ　选项）。　空发动机控制系统执行机构设计更加快捷和准确。　参考文献　１［美］Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　Ｉｎｃ．ＵＧ　ＣＡＤ快速入门指导．北　京：清华大学出版社，２００２．　２［美］Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　Ｉｎｃ．ＵＧ设计应用培训教程．北　京：清华大学出版社，２００２．　３　［美］ＵｒｒｉｇｒａｐＭｃｓ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　Ｉｎｃ．ＵＧ制图基础培训教程．北　京：清华大学出版社，２００２．　４李开林编著．ＵＧ渲染与实例．北京：清华大学出版社，　２ｏｏ２．　３结束语　利用ＵＧ软件进行控制系统执行机构设计极少　失误。一批产品完成了装配、部件调试、系统调试及　发动机整机地面试车，下一批产品即可在上一批次　的基础上改进，在现有的ＵＧ三维模型上直接修改，