西安文理学院机械电子工程系本科毕业设计（论文） 题 目 试验发动机压力测试装置设计 专业班级 机电08级2班 学 号 08102080214 学生姓名 高禄金 指导教师 尚向荣 设计所在单位 西安文理学院 2012年 5 月试验发动机压力测试装置设计摘要:试验发动机压力测试装置是针对火箭发动机燃烧室压力进行测试的装置，压力测试装置可以测试出火箭发动机是否处于安全的工作状态，它综合了机械设计原理和压力传感技术。针对火箭发动机内压力大小而研制开发的试验发动机压力测试装置，在高压高温环境下，对火箭发动机压力测试装置的运动方式、本体结构设计、运动控制、检测以及发动机固定和密封等问题进行了理论研究，为研制实验样机研究所面临的一些关键问题奠定了理论基础。本文的研究基本完成了理论上的论证，但整个系统的实现还有许多工作需要进行，在本文的最后，对整个论文的工作和研究成果进行了总结，并提出了下一步的工作的关键。关键词:试验发动机压力测试装置；本体结构；发动机固定 The Test Engine Pressure Test Equipment DesignAbstract:The test engine stress testing device is a device for rocket engine combustion chamber pressure test and pressure test device can test a rocket engine to see whether it is in safe working condition, which combines the mechanical design principles and the pressure sensing technology.Developing for the size of the pressure inside the rocket engine test engine stress testing device in the high-pressure and high-temperature environment, the movement of the rocket engine pressure testing device, the body structure design, motion control, testing and engine fixed and seals theory research, laid the theoretical foundation for the development of some of the key issues facing the Institute of experimental prototype.The study has basically completed the theoretical argument, but the entire system to achieve a lot of work needed at the end of this article, a summary of the entire thesis work and research, and the next key.Keywords:Test Engine Stress Testing; Device Body Structure; Engine Fixed目 录目 录第一章 绪论11.1试验发动机压力测试装置简介11.2试验发动机压力测试装置的发展现状及趋势21.2.1国外发展现状21.2.2国内发展现状31.3试验发动机压力测试装置的发展趋势31.4选题的目的与意义4第二章压力传感器的概述及选用52.1压力传感器的概述52.2压力传感器的种类及材质52.3压力传感器的基本要点62.3.1正确安装62.3.2检查安装孔的尺寸62.4压力传感器的选用6第三章 试验发动机压力测试装置总体设计103. 1试验发动机压力测试装置支架设计的主要技术要求103.2试验发动机压力测试支架的整体结构103.3发动机测试装置夹紧装置的设计113.4发动机测试装置下支撑架的设计153.4-1横板的强度校核193.4-2长板的校核与计算203.5发动机压力测试支架总体结构213.6本章小结22第四章结论与展望234.1 研究工作总结234.2 存在的问题和解决方法24致 谢25参考文献261西安文理学院本科毕业设计（论文）第一章 绪论1.1试验发动机压力测试装置简介 发动机压力测试装置是一种测试发动机汽缸压力测试的装置，发动机的气缸压力反映了气缸的气密性，是发动机的动力性能指标之一。其数值对发动机性能的影响巨大。缸压数值不正常将会导致混合气体燃烧不良，燃料消耗上升、功率下降、发动机启动困难、动力性能下降等严重问题。该数值也是发动机故障诊断和采取何种手段修理方案的重要依据。因此，发动机压力测试装置具有重要的实践意义。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。夹具最早出现在18世纪后期，随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展为门类齐全的工艺装备。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、等新加工技术的应用，对夹具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；（6）提高机床夹具的标准化程度。随着我国加入世贸组织和信息技术的发展，市场的全球化、经济的区域化、经营的跨国化已日趋明显。在市场竞争日益激烈的环境下，能付以最短的时间、尽量降低的成本向客户提供质量满意的产品已成为影响企业的生存和发展的重要的问题。对于计算机辅助设计和制造来说，能否有一个设计良好、使用方便、功能齐全且充分利用信息和通讯技术实现设计生产过程中对已有资源最大限度的共享和重用的标准件库系统，对企业参与和赢得市场竞争具有重要的实际意义1，2。夹具的设计与制造在发动机生产制造准备工作中占有很重要的地位，它的设计与制造质量对保证产品质量有决定性的影响，其设计与制造的周期在整个生产准备中最长，实际决定着整个生产准备周期。一般来说，夹具的生产属于单件生产，减少设计周期是减少整个生产准备周期的关键。总结多年夹具设计的过程，夹具设计的有以下特点：(1)夹具设计中多采用标准件和通用件；设计人员在进行夹具设计时，尽量选用标准件或是通用件进行设计。若每次设计人员都需要重新对这些零件进行造型，设计人员必然要做许多重复性的劳动。(2)夹具设计依赖工艺师的经验；设计人员在构思新工件的夹具设计方案时，往往是根据个人设计或制造经验将新工件的结构特征，制造特征与已有的工件特征和制造特征相比较，根据这些特征的相似性找出与新工件最为相似的工件以及它的装夹规划方案和夹具元件，经过调整来获得新夹具的设计很少是从头设计起的。1.2试验发动机压力测试装置的发展现状及趋势近年来，随着航空发动机研制任务的大量推进，各项试验、调试、攻关工作呈诼年上升的态势。在发动机现场，大量的压力测量系统和压力测试装置用于测量发动机实时参数3，以对发动机的性能和运行情况进行分析。为保证测试数据准确可靠，测试仪表必须进行校准，逐年增大的工作量对压力校准工作的效率提出了更高的要求，设计了航空发动机机载压力测试设备的自动校准系统。该系统在Visual Basic （一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言）环境下编程，可完成参数设定、通讯设置、数据读取计算、自动检定、合格判定、数据保存、记录、证书打印等功能，可无人操控实现全自动校准工作，工作效率显著提高；由于对工作程序进行了集成，减少了人为误差，工作更加可靠。该系统的成功研制和应用为发动机试验与排故工作节约了大量的时间。试验发动机压力测试装置是测试火箭发动机压力的装置，当今航空行业的发展非常迅速，发动机的气缸压力反映了气缸的气密性，是发动机的动力性能指标之一。其数值对发动机性能的影响巨大，发动机又是火箭部件中不可缺少的一部分，一个好的测试装置对发动机的研究起着巨大了作用，因此发动机压力测试装置对发动机性能的测试有十分重要的意义，也对飞行器性能有着重要的指导意义。夹具是工艺装备的主要组合部分,在机械制造中占有重要地位。夹具对保证产质量,提高生产率,减轻劳动强度,扩大机床使用范围,缩短产品试制周期等都具有重要意义。目前,单件、小批量生产正逐渐成为现代机械制造业新的生产模式。在这种模式中,要求加工机床和夹具装备具有更好的柔性,以缩短生产准备时间、降低生产成本,所以,按单一品种设计专用夹具的方法已不能满足生产发展的要求,而组合夹具正是适应这一生产模式的柔性工装设备。它对缩短工艺装备的设计、制造周期,以及产品换型后对原有工装夹具延续使用起到至关重要的作用。国外为了适应这种生产模式,也把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段,并将其作为机械制造业的主要发展。1.2.1国外发展现状从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。夹具的设计包括三个步骤:设备规划、夹具规划和夹具结构设计。计算机辅助夹具设计(CAFD) 就夹具方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru V9 等人提出的自动夹具定位和夹紧的一种方法;De Meter EC提出的利用机械杠杆原理进行定位和夹紧位置选择的一种算法;Markus A11 等人提出的针对棱柱形工件进行组合夹具设计的基于规则的系统。目前,关于工件夹具的自动化配置方面的工作,自动夹具结构设计( AFCD) 中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一个二维组合夹具元件的配置算法。几乎所有的AFCD 研究者都承认,在一个成功的AFCD 系统中, 工件的几何形状是一个关键因素。Nnaji B ,Alladin S9等人也对具有复杂几何形状的工件进行尝试研究。然而其结果也仅仅适用于特定的几何体,比如多边形棱柱。Brost 和Goldberg 提出了一个“完整”的算法用来分析多边形工件的组合夹具设计4 ,5 。并开发出一个组合夹具设计系统,针对一个任意存在的工件,能自动产生所有可行的夹具设计。并且采用力球分析的方法对产生的方案进行优化。以后的许多研究者大多借鉴了Brost 和Goldberg 的算法6。组合夹具在动力学方面的研究也取得了一定的进步,Yu and Goldberg 的夹具加载规划方案是把夹具的加载问题看作基于传感器的集成问题并给了一个规划算法。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但