一种航空发动机质心计算方法技术

本发明专利技术公开一种航空发动机质心计算方法；该方法具有计算精度高、普适性强、方便快捷等优点；本发明专利技术的技术方案是：一种航空发动机质心计算方法，主要包括以下步骤：a.建立部件局部坐标系相对于相对坐标系的变换矩阵；b.建立部件局部坐标系相对于主坐标系的变换矩阵；c.求取发动机质心；本发明专利技术用途：一、本发明专利技术够准确的计算发动机整机的质心参数，方便吊装和运输工装的设计及整机的装配等工作；二、本发明专利技术具有很强的普适性，可以计算任意一个部件的质心参数；三、本发明专利技术对于其它旋转类机械同样具有参考和借鉴意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空发动机领域，尤其涉及一种航空发动机质心的计算方法。
技术介绍
航空发动机质心是发动机的一个重要特征参数，是影响发动机吊装和运输设备设计等工作的一项重要技术指标。目前发动机质心的计算通常根据零部件的结构特点及安装的角向位置进行分类：将风扇、中介机匣、压气机、燃烧室、涡轮等具有轴对称特征且回转轴与发动机轴线重合的主机部件归为一类；将滑油箱、燃滑油散热器、转接齿轮箱等具有非轴对称特征且角向位置不固定的附件归为另一类。对于主机部件，可以借助Pro/E、UG等三维建模软件直接读出其质量特性数据，计算精度较高；但对于附件，则难度较大，由于附件数量多、结构复杂，附件的承制单位一般只提供一个简化的附件模型和一个包含局部坐标系的质量特性文件，因此单纯依靠三维软件是无法读取的。对于此类问题，目前采取的措施是首先将此类结构进行简化处理，将每个附件都视作一个质点进行分析，而质点位置的选取，随机性较强，人为误差较大。尽管多数附件的质量和体积都比较小，但由于发动机包含数十个附件，由附件带来的累计误差对发动机整体的影响不可忽视，目前尚缺少一种准确的发动机质心参数计算方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种航空发动机质心计算方法，该方法具有计算精度高、普适性强、方便快捷等优点。为了实现上述专利技术的目的，本专利技术的技术方案是：一种航空发动机质心计算方法，基于齐次坐标变换方法进行计算，主要包括以下步骤：b.建立部件局部坐标系相对于相对坐标系的变换矩阵a11.在发动机主安装节位置，建立发动机主坐标系；a12.根据部件质量特性文件，确定部件局部坐标系；a13.过局部坐标系原点建立与主坐标系各轴同方向的相对坐标系；a14.根据局部坐标系和相对坐标系，建立部件局部坐标系相对于相对坐标系的变换矩阵。b.建立部件局部坐标系相对于主坐标系的变换矩阵b11.求取相对坐标系原点在主坐标系中的坐标；b12.建立部件相对坐标系相对于主坐标系的变换矩阵；b13.建立部件局部坐标系相对于主坐标系的变换矩阵。c.求取发动机质心c11.求取部件质心在局部坐标系中的坐标；c12.根据部件局部坐标系相对于主坐标系的变换矩阵，求取部件质心在主坐标系中的坐标；c13.根据部件质量和合力矩定理，求取发动机质心。本专利技术的优点是：1、本专利技术的航空发动机质心计算方法能够准确的计算发动机整机的质心参数，方便吊装和运输工装的设计及整机的装配等工作。2、本专利技术的航空发动机质心计算方法不仅适用于附件，也适用于主机件，具有很强的普适性，可以计算任意一个部件的质心参数。3、本专利技术的航空发动机质心计算方法不仅适用于航空发动机领域，对于其它旋转类机械同样意义。附图说明图1是本专利技术的航空发动机质心计算方法原理图。图2是本专利技术的航空发动机质心计算方法实施流程图。图3是本专利技术的航空发动机质心计算方法的零部件坐标变换几何模型。具体实施方式结合附图1-3说明本实施方式，本实施方式的航空发动机质心计算方法其理论基础为齐次坐标变换方法和合力矩定理，按以下步骤进行计算：a.建立部件局部坐标系σ2相对于相对坐标系σ3的变换矩阵a11.在发动机主安装节位置，建立发动机主坐标系σ1＝[O1；x1,y1,z1]；a12.根据部件质量特性文件，确定部件局部坐标系σ2＝[O2；x2,y2,z2]；a13.过局部坐标系σ2原点O2建立与主坐标系σ1各轴同方向的相对坐标系σ3＝[O3；x3,y3,z3]，坐标系σ2与σ3对应各轴的夹角分别为α、β、γ；a14.根据局部坐标系σ2和相对坐标系σ3，建立部件局部坐标系σ2相对于相对坐标系σ3的变换矩阵其中Rot(x,α)=10000cosα-sinα00sinαcosα00001]]>Rot(y,β)=cosβ0sinβ00100-sinβ0cosβ00001]]>Rot(z,γ)=cosγ-sinγ00sinγcosγ0000100001]]>b.建立部件局部坐标系σ2相对于主坐标系σ1的变换矩阵b11.求取相对坐标系σ3原点在主坐标系σ1中的坐标b12.建立部件相对坐标系σ3相对于主坐标系σ1的变换矩阵b13.建立部件局部坐标系σ2相对于主坐标系σ1的变换矩阵c.求取发动机质心(X、Y、Z)c11.求取部件质心在局部坐标系中的坐标Pi＝[x′iy′iz′i1]T，其中i＝1,2，…，n；c12.根据部件局部坐标系σ2相对于主坐标系σ1的变换矩阵求取部件质心在主坐标系中的坐标式中的(α、β、γ)、和(x′iy′iz′i)三组参数可通过质量特性文件和三维软件方便的得到；c13.最后，根据部件质量mi和合力矩定理，求取发动机质心(X、Y、Z)。X=Σi=1nmi·xiΣi=1nmiY=Σi=1nmi·yiΣi=1nmiZ=Σi=1nmi·ziΣi=1nmi]]>本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空发动机质心计算方法，基于齐次坐标变换方法进行计算，其特征在于，主要包括以下步骤：a.建立部件局部坐标系相对于相对坐标系的变换矩阵；a11.在发动机主安装节位置，建立发动机主坐标系；a12.根据部件质量特性文件，确定部件局部坐标系；a13.过局部坐标系原点建立与主坐标系各轴同方向的相对坐标系；a14.根据局部坐标系和相对坐标系，建立部件局部坐标系相对于相对坐标系的变换矩阵；b.建立部件局部坐标系相对于主坐标系的变换矩阵；b11.求取相对坐标系原点在主坐标系中的坐标；b12.建立部件相对坐标系相对于主坐标系的变换矩阵；b13.建立部件局部坐标系相对于主坐标系的变换矩阵。c.求取发动机质心；c11.求取部件质心在局部坐标系中的坐标；c12.根据部件局部坐标系相对于主坐标系的变换矩阵，求取部件质心在主坐标系中的坐标；c13.根据部件质量和合力矩定理，求取发动机质心。

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机质心计算方法，基于齐次坐标变换方法进行计算，其特征在于，主要包括以下步骤：a.建立部件局部坐标系相对于相对坐标系的变换矩阵；a11.在发动机主安装节位置，建立发动机主坐标系；a12.根据部件质量特性文件，确定部件局部坐标系；a13.过局部坐标系原点建立与主坐标系各轴同方向的相对坐标系；a14.根据局部坐标系和相对坐标系，建立部件局部坐标系相对于相对坐标系的变换矩阵；b.建立部件局部坐标系相对于主坐标系的变换矩阵；b11.求取相对坐标系原点在主坐标系中的坐标；b12.建立部件相对坐标系相对于主坐标系的变换矩阵；b13.建立部件局部坐标系相对于主坐标系的变换矩阵。c.求取发动机质心；c11.求取部件质心在局部坐标系中的坐标；c12.根据部件局部坐标系相对于主坐标系的变换矩阵，求取部件质心在主坐标系中的坐标；c13.根据部件质量和合力矩定理，求取发动机质心。2.根据权利要求1所述的一种航空发动机质心计算方法，其特征在于：a.建立部件局部坐标系σ2相对于相对坐标系σ3的变换矩阵a11.在发动机主安装节位置，建立发动机主坐标系σ1＝[O1；x1,y1,z1]；a12.根据部件质量特性文件，确定部件局部坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：金路，雷雨恒，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21