中国科学院工程热物理研究所冯引利获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院工程热物理研究所申请的专利一种发动机拉杆式转子刚性套齿联轴器连接刚度稳健性设计方法及其应用获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119849251B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510021630.5,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种发动机拉杆式转子刚性套齿联轴器连接刚度稳健性设计方法及其应用是由冯引利;龚建波;刘棣;蒋文婷;杨光伟;杨钟雨;施懿航;耿粒伦设计研发完成,并于2025-01-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种发动机拉杆式转子刚性套齿联轴器连接刚度稳健性设计方法及其应用在说明书摘要公布了:本发明公开了一种发动机拉杆式转子刚性套齿联轴器连接刚度稳健性设计方法及其应用,用于航空发动机或燃气轮机中三支点支承细长中心拉杆转子结构的动力学优化设计。本发明通过建立转子动力学分析有限元模型,计算分析转子临界转速及应变能密度分布,结合静态和动态强度要求,对联轴器位置和结构进行优化设计。该方法包括优化支点刚度和转子结构参数、分析联轴器定位止口的定位可靠性、移动联轴器至低应变能密度和低应力区域以及迭代验证与优化等步骤。本发明通过优化联轴器位置和结构,提高了联轴器连接刚度稳健性,优化了转子动力学性能,降低了转子振动风险,可直接应用于航空发动机和燃气轮机的工程设计中,具有重要的工程应用价值。
本发明授权一种发动机拉杆式转子刚性套齿联轴器连接刚度稳健性设计方法及其应用在权利要求书中公布了:1.一种发动机拉杆式转子刚性套齿联轴器连接刚度稳健性设计方法,其特征在于,所述设计方法在实施时至少包括如下步骤: SS1.根据发动机中三支点支承细长中心拉杆转子的二维结构图,将刚性套齿联轴器简化为刚性连接,建立初始结构的转子动力学分析FEM模型,假定各支点的初始支承刚度,并基于FEM模型进行转子在预设转速范围内的临界转速和应变能计算; SS2.对于步骤SS1中计算的初始支承刚度下转子的临界转速和应变能,分析判断其是否满足预设的转子动力学设计准则:若满足,则转入步骤SS3;若不满足,则在总体结构边界条件允许范围内,结合FEM模型对转子结构参数及各支点的支承刚度进行迭代优化设计,直至转子临界转速、应变能分布及振型特性满足设计准则,并最终确定转子结构参数及各支点的支承刚度; SS3.基于步骤SS2迭代优化后确定的转子结构及各支点支承刚度,利用FEM模型计算分析所确定支点支承刚度下临界转速时转子的应变能密度分布,并判断刚性套齿联轴器处转子的应变能密度等级:若处于低应变能密度等级,则转入步骤SS4;若处于高应变能密度等级,则转入步骤SS5; SS4.分析工作转速时刚性套齿联轴器定位止口的定位状态,分析定位止口的径向变形和定位可靠性,判断定位止口的定位长度是否满足至少12止口总长度而处于定位可靠状态的要求,若止口定位长度小于12止口总长度,则转入步骤SS5进行联轴器位置及结构优化设计,若不小于12止口总长度,则止口定位长度满足要求,则设计完成; SS5.首先,基于FEM模型计算分析转子结构在工作转速下的等效应力分布,并将满足静强度要求的转子等效应力划分为若干不同等级;之后,基于转子的等效应力分布计算结果并结合步骤SS3中计算得到的应变能密度分布,将刚性套齿联轴器移动至低应变能密度及低应力均匀变形位置,并进行联轴器改进结构设计,调整其几何参数及止口结构; SS6.基于步骤SS5优化后的联轴器位置及结构,基于FEM模型重新计算分析联轴器改进结构在临界转速下的应变能密度,若联轴器应变能密度未达到低应变能密度等级要求,则返回步骤SS3进行循环迭代,直至满足要求; SS7.基于步骤SS6优化后的联轴器位置及结构,基于FEM模型重新计算分析联轴器改进结构工作转速时定位止口定位状态,若止口定位长度小于12止口总长度,则返回步骤SS3进行循环迭代,直至止口定位长度满足要求,完成设计并最终确定优化方案。
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