【摘 要】
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小型涡喷航空发动机作为一种新兴的小型热力航空发动机,被广泛地应用于军、民领域。压气机作为涡喷发动机的三大核心部件之一,其功能是对进入涡喷发动机内部的气体加压做功,使其达到燃烧室的需要求。离心叶轮作为压气机重要的核心零件,它的结构设计及其性能好坏对压气机的增压比等参数性能起着决定性作用。因此提升压气机叶轮等核心零部件的研制水平,将进一步拉近我国涡喷航空发动机压气机与国外先进机型的性能差距。本文以国外
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小型涡喷航空发动机作为一种新兴的小型热力航空发动机,被广泛地应用于军、民领域。压气机作为涡喷发动机的三大核心部件之一,其功能是对进入涡喷发动机内部的气体加压做功,使其达到燃烧室的需要求。离心叶轮作为压气机重要的核心零件,它的结构设计及其性能好坏对压气机的增压比等参数性能起着决定性作用。因此提升压气机叶轮等核心零部件的研制水平,将进一步拉近我国涡喷航空发动机压气机与国外先进机型的性能差距。本文以国外某型号小型涡喷航空发动机压气机离心叶轮为研究对象,首先通过逆向工程技术重构离心叶轮三维尺寸模型,然后对离心叶轮模型进行强度分析和结构优化,实现叶轮的优化设计,最后结合五轴检测设备生成离心叶轮检测路径,并初步完成叶轮叶片的在线检测实验。本文主要内容及创新点概括如下:（1）完成了离心叶轮的逆向重构。运用逆向工程技术,对三坐标测量机采集的等截面数据进行处理,并基于NURBS曲线曲面理论完成离心叶轮曲面模型的数字化重构;（2）完成了离心叶轮的强度计算。利用有限元分析技术,得到离心叶轮在工况下的当量等效应力和径向位移分布规律,为叶轮结构的优化提供比对参考;（3）完成了离心叶轮结构的优化设计。利用拓扑优化技术和尺寸优化技术,并结合五轴增减材工艺技术特点,得到离心叶轮最优结构和尺寸方案,实现了离心叶轮质量减重20.52%的轻量化设计;（4）完成了叶轮叶片检测路径规划和初步在线检测实验。在分析测量系统的工作原理以及测量路径总体规划的基础上,开展了对测量控制点分布策略深入研究,生成无干涉检测路径并初步完成叶轮叶片的在线检测。
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