航空发动机机匣多边并联加载装置设计及精度分析

doi:10.3901/JME.2023.23.023

机械工程学报 ›› 2023, Vol. 59 ›› Issue (23): 23-32.doi: 10.3901/JME.2023.23.023

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航空发动机机匣多边并联加载装置设计及精度分析

郭建英^1,2, 梁晋¹, 刘建泽³, 滕光蓉², 石炜², 刘良宝⁴

1. 西安交通大学机械工程学院西安 710049;
2. 中国航发四川燃气涡轮研究院绵阳 621000;
3. 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京 100191;
4. 北京航空航天大学航空发动机研究院北京 102206

收稿日期:2023-06-08 修回日期:2023-09-21 发布日期:2024-02-20
通讯作者: 梁晋(通信作者)，男，1968年出生，博士，教授，博士研究生导师。主要研究方向为机电控制、机器视觉等。E-mail：liangjin@mail.xjtu.edu.cn
作者简介:郭建英，男，1985年出生，博士研究生。主要研究方向为航空发动机强度试验加载及测试技术。E-mail：guojianying19852006@126.com
基金资助:
国家自然科学基金(52275543)和国家重点研发计划(2022YFB4601802)资助项目。

Design and Precision Analysis of Multi-sided Parallel Loading Device for Aircraft Engine Casing

GUO Jianying^1,2, LIANG Jin¹, LIU Jianze³, TENG Guangrong², SHI Wei², LIU Liangbao⁴

1. School of Mechanical Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049;
2. Aero Engine Corporation of China Sichuan Gas Turbine Reaseach Institute, Mianyang 621000;
3. School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing 100191;
4. Research Institute of Aero-Engine, Beihang University, Beijing 102206

Received:2023-06-08 Revised:2023-09-21 Published:2024-02-20

摘要/Abstract

摘要： 针对航空发动机机匣强度试验对多边并联加载装置的需求，基于六自由度并联机构提出了一种适用于机匣多边多维力加载的试验系统，在实现系统稳定加载控制的同时有效抑制了机匣柔性变形对多维力加载精度的影响。利用旋量理论推导得到了典型双边多维力加载装置的一阶静力影响系数矩阵，运用ADAMS和Simulink建立了机匣加载系统联合仿真模型，实现了支链力与多维力之间的映射和柔性变形补偿解算。考虑多维力加载装置的Ⅰ类和Ⅱ类误差影响因素，推导了机匣双边多维力加载装置的误差分析模型。在此基础上研制了机匣双边多维力加载装置样机，搭建了机匣多维力静态测量与加载试验系统，并进行了试验验证。根据试验结果分析得到了该系统的加载精度，从而为机匣多边多维力并联加载装置的开发与应用提供了参考。

关键词: 机匣, 并联机构, 联合仿真, 变形补偿, 多维力加载

Abstract: Aiming at the requirement of a multi-dimensional parallel loading device for aircraft engine casing strength test, a test system suitable for multi-dimensional force loading of the casing based on a 6-DOF parallel mechanism is proposed, which can realize the stable loading control of the system and effectively suppress the influence of the flexible deformation of the casing on the multi-dimensional force loading accuracy. The first-order static influence coefficient matrix of a typical double-sided multi-dimensional force loading device is derived from spinor theory. The co-simulation model of the cartridge loading system is established by Adams and Simulink, and the mapping between the branched-chain force and the generalized force, and the flexible deformation compensation are realized. Considering the error influencing factors of class Ⅰ and class Ⅱ of the multi-dimensional loading device, the error analysis model of the double-sided multi-dimensional loading device is derived. On this basis, a prototype of a double-sided multi-dimensional force loading device of the cartridge was developed, a static measurement and loading test system of the multi-dimensional force of the cartridge was built, and the test was verified. According to the test results, the loading accuracy of the system is obtained, which provides a reference for the development and application of the multi-dimensional parallel loading device of the casing.

Key words: casing, parallel mechanism, joint simulation, deformation compensation, multi-dimensional force loading

中图分类号:

TP212

郭建英, 梁晋, 刘建泽, 滕光蓉, 石炜, 刘良宝. 航空发动机机匣多边并联加载装置设计及精度分析[J]. 机械工程学报, 2023, 59(23): 23-32.

GUO Jianying, LIANG Jin, LIU Jianze, TENG Guangrong, SHI Wei, LIU Liangbao. Design and Precision Analysis of Multi-sided Parallel Loading Device for Aircraft Engine Casing[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2023, 59(23): 23-32.

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Design and Precision Analysis of Multi-sided Parallel Loading Device for Aircraft Engine Casing

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