飛機起落架的結構設計與仿真【含三維CATIA】【含全套7張CAD圖紙】

喜歡這套資料就充值下載吧。資源目錄里展示的都可在線預覽哦。下載后都有，請放心下載，文件全都包含在內(nèi)，有疑問咨詢QQ:1064457796 摘 要飛機的起落架都由固定的支架和機輪組成，為減小飛行阻力，節(jié)約燃料提升飛行時間，提升飛機的氣動性能，因此需設計可收放的起落架，當飛機在空中飛行時就將起落架收到機翼或機身之內(nèi)，以獲得良好的氣動性能，飛機著陸時再將起落架放下來。然而由于飛機的飛行速度快，降落時安全系數(shù)要求高，因此對于起落架的設計，尤其是其收放性能的設計尤為重要，十分關鍵。可以說起落架的可靠性關系到整個飛機人員的生命健康。因此在起落架設計過程中既要保證飛機的輕量化，又要保證其可靠性。本設計主要通過查閱資料，了解起落架的工作原理及結構，對飛機的起落架進行結構設計。并繪制二維圖，建立三維模型完成動畫仿真。同時對起落架的工藝及材料進行分析，對整理零部件的裝配工藝進行設計，保證整體起落架機構的可靠性。關鍵詞： 起落架； 動畫仿真； 結構工藝； 可靠性；ABSTRACTThe landing gear of an aircraft is composed of fixed brackets and wheels. In order to reduce flight resistance, save fuel, improve flight time and enhance aerodynamic performance of the aircraft, it is necessary to design retractable landing gear. When the aircraft is flying in the air, it receives the landing gear into the wing or fuselage to obtain good aerodynamic performance, and then lowers the landing gear when the aircraft is landing. However, due to the high speed of flight and the high requirement of landing safety factor, the design of landing gear, especially its retractable performance, is particularly important and crucial. It can be said that the reliability of landing gear is related to the life and health of the entire aircraft personnel. Therefore, in the process of landing gear design, it is necessary to ensure not only the lightweight of aircraft, but also its reliability. This design mainly through consulting the data, understand the working principle and structure of the landing gear, and design the structure of the aircraft landing gear. And draw two-dimensional graph, establish three-dimensional model to complete animation simulation. At the same time, the technology and material of landing gear are analyzed, and the assembly process of finishing parts is designed to ensure the reliability of the overall landing gear mechanism.Key words: landing gear; animation simulation; structure technology; reliability;目 錄第一章 起落架的發(fā)展和概述61.1 起落架的發(fā)展過程61.2 起落架的概述61.3 起落架的分類71.3.1前三點式起落架71.3.2后三點式起落架81.3.3自行車式起落架91.3.4多支點式起落架9第二章 起落架的總體設計要求92.1起落架的功用102.2 飛機起落架的組成：102.3 起落架的設計要求102.3.1一般設計要求102.3.2 自身性能要求112.4 減震器的性能112.5 收放系統(tǒng)112.6 制動系統(tǒng)122.7 起落架的結構形式12第三章 起落架主要零部件的設計143.1 減震器的設計143.1.1 減震器的設計要求153.1.2 起落架的功能要求153.1.3 減震器的分類153.1.4 減震器的特性系數(shù)173.2 收放系統(tǒng)的設計183.2.1收放形式183.2.2 收放系統(tǒng)的要求183.2.3收放系統(tǒng)工作過程183.3輪胎的設計193.3.1機輪的主要形式193.3.2 輪胎的結構203.3.3輪胎的養(yǎng)護20第四章 起落架的工藝設計214.1 零部件加工工藝設計214.1.1零件毛坯的工藝性分析214.1.2機床的選擇224.1.3 加工順序的安排224.2 裝配工藝設計234.2.1 裝配要求234.2.2作動筒的裝配244.2.3 輪胎的裝配24第五章 三維建模及動畫仿真255.1 三維設計簡介255.2 參數(shù)化建模255.3 動畫仿真27總 結27致 謝28參考文獻28第一章 起落架的發(fā)展和概述1.1 起落架的發(fā)展過程在過去，由于飛機的飛行速度低，對飛機氣動外形的要求不十分嚴格，因此飛機的起落架都由固定的支架和機輪組成，這樣對制造來說不需要有很高的技術。當飛機在空中飛行時，起落架仍然暴露在機身之外。隨著飛機飛行速度的不斷提高，飛機很快就跨越了音速的障礙，由于飛行的阻力隨著飛行速度的增加而急劇增加，這時，暴露在外的起落架就嚴重影響了飛機的氣動性能，阻礙了飛行速度的進一步提高。因此，人們便設計出了可收放的起落架，當飛機在空中飛行時就將起落架收到機翼或機身之內(nèi)，以獲得良好的氣動性能，飛機著陸時再將起落架放下來。然而，有得必有失，這樣做的不足之處是由于起落架增加了復雜的收放系統(tǒng)，使得飛機的總重增加。但總的說來是得大于失，因此現(xiàn)代飛機不論是軍用飛機還是民航飛機，它們的起落架絕大部分都是可以收放的，只有一小部分超輕型飛機仍然采用固定形式的起落架。1.2 起落架的概述起落架是飛機起飛、著陸、滑跑、地面移動和停放所必須的支撐系統(tǒng)，是飛機的重要部件之一，其工作性能的好壞及可靠性直接影響飛機的使用和安全。通常起落架的質(zhì)量月占飛機正常起飛總重量的4%6%，占結構質(zhì)量的10%15%。飛機上安裝起落架要達到兩個目的：一是吸收并耗散飛機與地面的沖擊能量和飛機水平能力；二是保證飛機能夠自如二又穩(wěn)定地完成在地面上的各種動作。為適應飛機在起飛、著陸滑跑和地面滑行的過程中支撐飛機重力，同時吸收飛機在滑行和著陸時震動和沖擊載荷，并且承受相應的載荷，起落架的最下端裝有帶充氣輪胎的機輪。為了縮短著陸滑跑距離，機輪上裝有剎車或自動剎車裝置。此外還包括承力支柱、減震器（常用承力支柱作為減震器外筒）、收放機構、前輪減擺器和轉彎操縱機構等。承力支柱將機輪和減震器連接在機體上，并將著陸和滑行中的撞擊載荷傳遞給機體。前輪減擺器用于消除高速滑行中前輪的擺振。前輪轉彎操縱機構可以增加飛機地面轉彎的靈活性。對于在雪地和冰上起落的飛機，起落架上的機輪用滑橇代替。1.3 起落架的分類1.3.1前三點式起落架飛機上使用最多的是前三點式起落架前輪在機頭下面遠離飛機重心處，可避免飛機剎車時出現(xiàn)“拿大頂”的危險。兩個主輪左右對稱地布置在重心稍后處，左右主輪有一定距離可保證飛機在地面滑行時不致傾倒。飛機在地面滑行和停放時，機身地板基本處于水平位置，便于旅客登機和貨物裝卸。重型飛機用增加機輪和支點數(shù)目的方法減低輪胎對跑道的壓力，以改善飛機在前線土跑道上的起降滑行能力,例如美國軍用運輸機C-5A，起飛重量達348噸，僅主輪就有24個,采用4個并列的多輪式車架（每個車架上有6個機輪），構成4個并列主支點。加上前支點共有5個支點,但仍然具有前三點式起落架的性質(zhì)。優(yōu)點：（1）著陸簡單，安全可靠。若著陸時的實際速度大于規(guī)定值，則在主輪接地時，作用在主輪的撞擊力使迎角急劇減小，因而不可能產(chǎn)生象后三點式起落架那樣的“跳躍”現(xiàn)象。（2）具有良好的方向穩(wěn)定性，側風著陸時較安全。地面滑行時，操縱轉彎較靈活。（3）無倒立危險，因而允許強烈制動，因此，可以減小著陸后的滑跑距離。（4）因在停機、起、落滑跑時，飛機機身處于水平或接近水平的狀態(tài)，因而向下的視界較好，同時噴氣式飛機上的發(fā)動機排出的燃氣不會直接噴向跑道，因而對跑道的影響較小。缺點：（1）前起落架的安排較困難，尤其是對單發(fā)動機的飛機，機身前部剩余的空間很小。（2）前起落架承受的載荷大、尺寸大、構造復雜，因而質(zhì)量大。（3）著陸滑跑時處于小迎角狀態(tài)，因而不能充分利用空氣阻力進行制動。在不平坦的跑道上滑行時，超越障礙(溝渠、土堆等)的能力也比較差。（4）前輪會產(chǎn)生擺振現(xiàn)象，因此需要有防止擺震的設備和措施，這又增加了前輪的復雜程度和重量。 盡管如此，由于現(xiàn)代飛機的著陸速度較大，并且保證著陸時的安全成為考慮確定起落架形式的首要決定因素，而前三點式在這方面與后三點式相比有著明顯的優(yōu)勢，因而得到最廣泛的應用。 1.3.2后三點式起落架早期在螺旋槳飛機上廣泛采用后三點式起落架，其特點是兩個主輪在重心稍前處，尾輪在機身尾部離重心較遠。后三點起落架重量比前三點輕，但是地面轉彎不夠靈活，剎車過猛時飛機有“拿大頂”的危險，現(xiàn)代飛機已很少采用。優(yōu)點：（1）一是在飛機上易于裝置尾輪。與前輪相比，尾輪結構簡單，尺寸、質(zhì)量都較??；（2）二是正常著陸時，三個機輪同時觸地，這就意味著飛機在飄落(著陸過程的第四階段)時的姿態(tài)與地面滑跑、停機時的姿態(tài)相同。也就是說，地面滑跑時具有較大的迎角，因此，可以利用較大的飛機阻力來進行減速，從而可以減小著陸時和滑跑距離。因此，早期的飛機大部分都是后三點式起落架布置形式。 缺點：（1）在大速度滑跑時，遇到前方撞擊或強烈制動，容易發(fā)生倒立現(xiàn)象(俗稱拿大頂)。因此為了防止倒立，后三點式起落架不允許強烈制動，因而使著陸后的滑跑距離有所增加。 （2）如著陸時的實際速度大于規(guī)定值，則容易發(fā)生“跳躍”現(xiàn)象。因為在這種情況下，飛機接地時的實際迎角將小于規(guī)定值，使機尾抬起，只是主輪接地。接地瞬間，作用在主輪的撞擊力將產(chǎn)生抬頭力矩，使迎角增大，由于此時飛機的實際速度大于規(guī)定值，導致升力大于飛機重力而使飛機重新升起。以后由丁速度很快地減小而使飛機再次飄落。這種飛機不斷升起飄落的現(xiàn)象，就稱為“跳躍”。如果飛機著陸時的實際速度遠大于規(guī)定值，則跳躍高度可能很高，飛機從該高度下落，就有可能使飛機損壞。 （3）在起飛、降落滑跑時是不穩(wěn)定的。如過在滑跑過程中，某些干擾(側風或由于 路面不平，使兩邊機輪的阻力不相等)使飛機相對其軸線轉過一定角度，這時在支柱上形成的摩擦力將產(chǎn)生相對于飛機質(zhì)心的力矩，它使飛機轉向更大的角度。（4）在停機、起、落滑跑時，前機身仰起，因而向下的視界不佳?；谝陨先秉c，后三點式起落架的主導地位便逐漸被前三點式起落架所替代，目前只有一小部分小型和低速飛機仍然采用后三點式起落架。 1.3.3自行車式起落架 現(xiàn)在的飛機很少用自行車式起落架，它是將兩個主起落架布置在機身軸線下離質(zhì)心較遠的地方，前后各一個主輪且在軸線上，通常還在翼尖處各安裝一個輔助輪，為了防止飛機在滑行中和停放時傾斜。由于翼尖較薄，使輔助輪收放是可能突出機翼表面，增大阻力，并且構造復雜，質(zhì)量大。結構如圖： 自行車式起落架 1.3.4多支點式起落架 現(xiàn)在一般重型運輸機和客機都采用多支點式起落架。飛機的質(zhì)心附近布置甚至更多支柱，同時每個支柱上采用小車式輪架，每個輪架上安裝4至8個機輪。其目的是分散接地載荷，減小每個支柱的受力。第二章 起落架的總體設計要求2.1起落架的功用 飛機起落架的功用可分為四點：（1） 起落架是供給飛機起飛、著陸時在地面上滑跑、滑行和移動、停放使用的。（2） 承受飛機在地面停放、滑行、起飛著陸滑跑時的重力。（3） 承受、消耗和吸收飛機在著陸與地面運動時的撞擊能量、顛簸能量和水平動能。（4） 飛機在滑跑與滑行時的制動和操作，自如而穩(wěn)定的完成地面的各種動作。2.2 飛機起落架的組成： 飛機的起落架包括了眾多結構和復雜總和裝置系統(tǒng)。起落架的結構包括減震系統(tǒng)、支力支柱、撐桿、機輪、剎車裝置、防滑控制系統(tǒng)、收放機構、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、收放運動鎖定及位置指示裝置、操縱轉彎機構、起落架艙門及其收放機構等組成?？蜋C前起落架的機構如圖。 起落架機構結構圖1減震支柱，2橫梁，3接頭，4斜撐桿，5收放作動筒，6下位鎖，7減擺器，8回轉下箍，9活塞桿，10支柱下接頭，11機輪，12輪軸，13搖臂，14支臂，15下曲柄，16上曲柄，17上位鎖，18 轉彎作動筒。2.3 起落架的設計要求 2.3.1一般設計要求（1） 是在保證起落架結構的剛度、強度和一定壽命的前提下要求質(zhì)量最輕。（2）要求使用維護方便，易于檢查、修理和更換,及壽命要求。 ( 3 ) 空氣動力、工藝性和經(jīng)濟性等要求。 ( 4 ) 在起飛，降落過程中吸收一定的能量和承載載荷； ( 5 ) 在滑行，離地和接地時飛機的任何部位不能觸擊地面,不允許發(fā)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，特別是在最大剎車，高速滑行和側風著陸。 2.3.2 自身性能要求（1） 地面運動要求，起落架應保證飛機在地面運動時有良好的穩(wěn)定性、可操作性和適應性。（2） 減震要求，起落架要有很好的吸收和耗散撞擊載荷和能量。（3） 機輪和剎車要求，起落架應有良好的剎車性能，以減小著陸滑跑距離 ，因此剎車裝置必須可靠最大剎車力應與跑道表面粗糙度相配合。（4） 漂浮要求，起落架應有良好的漂浮性，保證飛機在預定的跑道上順利起降。（5） 收放要求，在收起和放下過程中，應有可靠地鎖定裝置（上位鎖和下位鎖），收放空間盡可能的小，收放機構受力要均勻。（6） 防護要求，在特定溫度、濕度、振動、塵埃、鹽霧等環(huán)境中，要求密封性好，抗腐蝕性好。2.4 減震器的性能飛機在著陸接地瞬間或在不平的跑道上高速滑跑時，與地面發(fā)生劇烈的撞擊，除充氣輪胎可起小部分緩沖作用外，大部分撞擊能量要靠減震器吸收。現(xiàn)代飛機上應用最廣的是油液空氣減震器。當減震器受撞擊壓縮時，空氣的作用相當于彈簧，貯存能量。而油液以極高的速度穿過小孔，吸收大量撞擊能量，把它們轉變?yōu)闊崮?，使飛機撞擊后很快平穩(wěn)下來，不致顛簸不止。 2.5 收放系統(tǒng)收放系統(tǒng)一般以液壓作為正常收放動力源，以冷氣、電力作為備用動力源。一般前起落架向前收入前機身，而某些重型運輸機的前起落架是側向收起的。主起落架收放形式大致可分為沿翼展方向收放和翼弦方向收放兩種。收放位置鎖用來把起落架鎖定在收上和放下位置，以防止起落架在飛行中自動放下和受到撞擊時自動收起。對于收放系統(tǒng)，一般都有位置指示和警告系統(tǒng)。 2.6 制動系統(tǒng)機輪的主要作用是在地面支持收飛機的重量，減少飛機地面運動的阻力，吸收飛機著陸和地面運動時的一部分撞擊動能。主起落架上裝有剎車裝置，可用來縮短飛機著陸的滑跑距離，并使飛機在地面上具有良好的機動性。機輪主要由輪轂和輪胎組成。剎車裝置主要有彎塊式、膠囊式和圓盤式三種。應用最為廣泛的是圓盤式，其主要特點是摩擦面積大，熱容量大，容易維護。2.7 起落架的結構形式 根據(jù)起落架的結構受力形式，分為桁架式、梁式和桁梁混合式。（1） 桁架式起落架桁架式起落架桁架結構和機輪組成，其結構質(zhì)量輕。角錐形桁架式起落架，是由桿子構成角錐形固定在翼面和機身上，平面桁架式是由輪軸，兩個減擺器和兩根斜撐桿形成平面桁架，再通過兩根后斜撐桿固定住連接在飛機機體結構上。但是這種起落架不能收藏，只用于低速輕型飛機或直升機上。 (a) 角錐形桁架式 (b) 平面桁架式（2） 梁式起落架梁式起落架通常由受力支柱、減震器、扭力臂、支撐桿系、機輪和剎車系統(tǒng)等組成。其主要承力構件是梁（支柱或減震支柱），根據(jù)支柱梁的支撐形式不同，可分為簡單支柱式、撐桿支柱式、搖臂式和外伸式。（1） 簡單支柱套筒式，主要構件是減震支柱、扭力臂、機輪、收放作動筒，支柱與機身的連接形式。支柱上端與飛機機身結構剛性連接，在其下端固定機輪，沒斜撐桿，支柱不可能收放。在支柱上端收放轉軸附近裝有第二支點，下端為機輪。簡單支柱式起落架的特點：A ) 質(zhì)量輕，容易收放，結構簡單，減震支柱的密封性較差。B) 可以用不同的輪軸，輪叉形式來調(diào)整機輪接地點與機體，連接點之間的相互位置和起落架的高度。C) 由于是懸臂式，因此支柱根部彎矩較大。由于桿與筒不能直接傳遞扭矩，因而桿與外筒之間必須用扭力臂連接。D ) 機輪通過輪軸與減震器支柱直接連接，減震器不能很好的吸收前方來的撞擊。 （2） 撐桿支柱式，主要構件是減震支柱、扭力臂、機輪、收放作動筒和斜撐桿，與簡單式不同的是多了一個或幾個斜撐桿。在收放時，撐桿可以作為起落架的收放連桿，有時撐桿本身就是收放作動筒。當受到來自正面水平撞擊，減震支柱不能很好地其減震作用，在著陸時，支柱必須承受彎矩，減震支柱的密封裝置易受磨損。結構如圖： （3） 搖臂式，搖臂式起落架主要是在支柱下端安有一個搖臂，搖臂的一端支柱和減震器相連，另一端與機輪相連，這種結構多用于前起落架。搖臂改變了起落架的受力狀態(tài)和承受迎面撞擊的性能，提高了再跑道上的適應性，降低了起落架的高度。構造和工藝比較復雜，質(zhì)量大，機輪離支柱軸線較遠，附加彎矩較大，收藏空間大。 （4） 外伸式，外伸式起落架由外伸支柱、減震器、收放機構、收放作動筒、垂直支柱和機輪等組成。其增加了輪距，將起落架向外伸出，收起時則收藏于機身內(nèi)。 （3） 混合式起落架 混合式起落架由支柱、多根斜撐桿和橫梁等構件組成，撐桿鉸接在機體結構上，是桁架式和梁架式的混合結構。支柱承受剪切、壓縮、彎矩和扭矩等多種載荷，撐桿只承受軸向載荷，撐桿兩端固定在支柱和橫梁上，既能承受軸向力，又能承受彎矩，因此大大提高了支柱的剛度，避免了擺振現(xiàn)象的發(fā)生。（4） 多輪小車式起落架 多輪式起落架由車架、減震支柱、拉桿、阻尼器、輪架和及輪組等組成，一般用于質(zhì)量大的運輸機和客機上，采用多個尺寸小的機輪取代單個大幾輪，提高了飛機的漂浮性，減小了收藏空間，在一個輪胎損壞時保證了飛機的安全。第三章 起落架主要零部件的設計3.1 減震器的設計飛機在著陸和起飛時，地面要對飛機產(chǎn)生很大的沖擊力和顛簸振動，對飛機的結構和安全產(chǎn)生很大的影響。飛機上常采用緩沖裝置來減小沖擊和振動載荷，并吸收撞擊能量。減震器的主要作用是吸收沖擊能量，使傳到機體上結構上的沖擊載荷步超過允許值，在吸收能量過程中，減震器通過來回振蕩，把吸收的能量變成熱能耗散掉。3.1.1 減震器的設計要求（1） 要滿足飛機機構設計要求 a）強度，剛度要求; b）疲勞，耐久性要求；c) 損傷容限；d）維修性要求；e) 適航性要求；f) 合理選材；g) 工藝要求；h) 經(jīng)濟性要求；l）重量要求 ；m)防雷擊要求 ；n)抗腐蝕要求。3.1.2 起落架的功能要求 a）在壓縮行程（正行程）中，減震裝置所承受的載荷，應隨壓縮量的增大而增大。 b ) 減震裝置在吸收的過程中，應盡量產(chǎn)生較大的變形來吸收撞擊能量，以減小機體受到的撞擊力，并且有較好的熱耗作用。 c） 在伸展行程（反行程)中，減震器應把吸收的大部分能量轉化成熱能耗散掉。e） 減震裝置要有連續(xù)接受撞擊的能力。3.1.3 減震器的分類減震器一般有兩種類型，一是固體減震器，如橡膠減震器、彈簧減震器、摩擦塊減震器等；二是氣體、液體或氣液混合減震器。固體減震器效率低，能量耗散能力較小，常用于低速或輕型小飛機的不可收放起落架。油氣減震器效率高，常用于高速，大型飛機上。全油式減震器結構緊湊，尺寸小，效率可達75%90%，但壓力過大，密封困難，溫度變化對其影響大，目前只有少數(shù)飛機使用。（1） 彈簧式減震器，是利用彈簧變形吸收能量，在減震器內(nèi)筒上加裝摩擦墊圈，以增大熱耗作用。其結構簡單，維修方便。（2） 橡皮式減震器，是利用橡皮的彈性變形吸收撞擊能量，并利用橡皮伸縮來消耗能量，飛機會產(chǎn)生較強的顛簸跳動，只有用于一些減震要求不高的飛機上。（3） 油液彈簧式減震器，在起落架伸展和壓縮的過程中，油液被迫高速流過小孔產(chǎn)生劇烈摩擦來耗散能量，在壓縮過程中，彈簧變形吸收能量，伸展過程中，將積蓄的能量釋放出。（4） 油氣減震器是目前應用最廣泛的一種。它的主要組成部分有：外筒、活塞、活塞桿、掣動活門、密封裝置等。（5） 全油式減震器，它主要是利用液體在高壓作用下產(chǎn)生壓縮變形來吸收能量，利用液體高速流過小孔時的摩擦來消耗能量，這種減震器體積小，密封非常重要，一般用于軍用飛機和高速重型飛機上。1 外筒 2 活塞桿 3 限漏孔 4 定壓活門 5 密封裝置3.1.4 減震器的特性系數(shù) 減震器的性能好壞主要表現(xiàn)在其吸收和消耗能量能力的大小，及在吸收能量的過程中減小減震器所承受載荷的大小，這些性能可以通過減震器的特性系數(shù)和減震器的性能調(diào)節(jié)裝置來加以改善。（1） 減震器的性能系數(shù)n包括預壓系數(shù)、效率系數(shù)和熱耗系數(shù)。A) 預壓系數(shù)是當減震器完全伸張時，開始壓縮減震器的壓力和減震器停機載荷比值，預壓系數(shù)的大小表示減震器的軟硬程度。當停機載荷一定時，預壓系數(shù)越大，則氣體的初始的作用力越大，壓縮也就越困難，氣體吸收的能量就越多，但是不能取得太大。=B) 效率系數(shù)表示減震器在規(guī)定的最大壓縮量和最大載荷的條件下，吸收撞擊能量的能量。如果減震器的最大吸收能量。=C ）熱耗系數(shù)是減震器在一次壓縮和伸展過程中，油液和密封裝置等摩擦消耗的能量之和與減震器吸收的全部能量的比值.x= ,一般x約為0.650.8。（2） 減震器的性能調(diào)節(jié)裝置主要有變油孔和單項節(jié)流活門。常用的變油孔裝置是在活塞上一個變截面的油針。單向節(jié)流活門是為了增大伸展航程的熱耗系數(shù)，減小飛機的回彈，使其在伸展行程中堵住一部分油孔，減小減震器的伸展速度。 3.2 收放系統(tǒng)的設計 為了減小飛行阻力、以提高飛行速度、增大航程和改善飛行性能。3.2.1收放形式 起落架的收放形式分主起落架收放和錢起落架收放，前起落架的收放比較簡單，總是向前或向后收進機身內(nèi)的，主起落架的收放形式可分為沿翼展方向收放和沿翼弦方向收放。（1） 沿翼展方向收放，主要有沿翼展向內(nèi)收和向外收兩種，由于機翼的翼根厚度較大，起落架通常向內(nèi)收入機翼根部或機身內(nèi)，有的飛機翼根處安裝了油箱或掛了武器，這是起落架要向外收入機翼 。有的飛機在起落架上安裝了轉輪機構，使機輪旋轉一個角度在收起?，F(xiàn)在大多數(shù)民航客機都是沿翼展向內(nèi)收方式。（2） 沿翼弦方向收放，主要有沿翼弦向前和向后收兩種，前起落架通常采用種形式。3.2.2 收放系統(tǒng)的要求 起落架收放機構通常采用高壓液壓油作為動力。對收放系統(tǒng)的要求是：收放起落架所需要的時間應符合要求；保證起落架在收上和放下時都能可靠地鎖住，并能使飛行員了解起落架收放情況。收放機構必須協(xié)調(diào)工作，使起落架收放、鎖和艙門等能按一定的順序工作。主要附件有起落架選擇活門、收放作動筒、收上鎖及放下鎖作動筒、起落架艙門作動筒、主要起落架小車定位作動筒及小車定位往復活門、液壓管路等。 3.2.3收放系統(tǒng)工作過程 在飛機著陸時放下起落架的工作過程是:飛行員將起落架開關置于放下位置,電磁閥8右端電磁鐵通電,將高壓油接通到放下管路. 高壓油首先進入開鎖作動筒9的無桿腔，推動活塞向左運動，使起落架的鎖鉤打開，開鎖后活塞將中間油路打開，高壓油就通過開鎖作動筒9和液壓鎖10進入前起落架收放作動筒11的無桿腔，推動活塞放下前起落架。同時，開鎖作動筒9和起落架作動筒11的有桿腔里的工作油液，經(jīng)過電磁閥8回到油箱。由于在起落架放下時，在液壓力、重力和氣動力的共同作用下，使其放下速度較快，作動筒活塞運動到終點時容易與外筒發(fā)生碰撞，因此在作動筒出口設置一個單向節(jié)流閥12， 使油液流出作動筒時有較大的液阻，從而減少起落架放下速度和撞擊。 當飛機起飛后要收起起落架的工作過程是：飛機員將起落架收放開關置于收起位置，電磁閥8 左端電磁鐵通電，高壓油一方面進入開鎖作動筒9的油桿腔推動活塞使鎖鉤復位，同時進入作動筒11的有桿腔使起落架收起，作動筒11無桿腔回油依次經(jīng)過液壓鎖10（此時高壓油把液壓鎖打開）、單向閥14、電磁閥8回到油箱。如圖3起落架收放系統(tǒng)工作過程的步驟：開起落架艙門開起落架收上鎖放起落架并鎖好關起落架艙門。3.3 輪胎的設計3.3.1機輪的主要形式機輪主要由輪胎和輪轂組成，用來減小飛機在地面運動的阻力，并吸收在著陸接地和地面運動時的一部分撞擊能量。主起落架機輪上裝有剎車裝置，用于縮短飛機的著陸滑跑距離，并使飛機在地面具有良好的機動性。機輪主要有以下三種形式： （1） 分離式機輪，分離式機輪由內(nèi)側和外側半輪轂通過高強度連接螺栓和自鎖螺帽連接在一起。（2） 可卸輪緣式機輪 可缷輪緣式機輪中間是下凹的和一個可缷的輪緣，可缷輪緣由一個止東卡環(huán)固定。（3） 固定輪緣式機輪中間下凹的固定輪緣式機輪專門用于使用高壓輪胎的飛機上，3.3.2 輪胎的結構輪胎在飛機起飛和著陸過程中可以形成一個空氣墊，幫助吸收撞擊能量或摩擦產(chǎn)生的熱能，而且在地面它支持飛機的重量。輪胎必須能承受高速和巨大的靜載荷和動載荷。一般存放在1027的干燥的暗室內(nèi)，避免過熱、潮濕和強光、防止侵蝕性物質(zhì)接觸。（1） 輪胎的構造，輪胎包括內(nèi)胎和外胎，現(xiàn)在大多數(shù)客機采用無內(nèi)胎輪胎。其結構的結構包括胎面層、護胎層（緩沖層）、胎體層（簾線層）、鋼絲圈、滑動套、防磨層、胎緣尖部、胎緣根部、內(nèi)層、胎面加強層、胎側壁和尖頂條。3.3.3輪胎的養(yǎng)護 飛機輪胎損傷的嚴重情況為爆裂，爆裂的原因一般有輪胎內(nèi)部發(fā)熱爆裂、外來物刺傷、磨損爆裂三類。 (A ) 輪胎發(fā)熱分離脫膠與爆裂 輪胎走行中，接地變形和復原反復進行。輪胎中的橡膠和簾線等彈性材料會受到反復變形運動而發(fā)熱。輪胎材料都是熱的不良導體，放熱少，會將熱量積蓄在輪胎內(nèi)。(B) 輪胎被外物割傷爆裂， 跑道上由于經(jīng)常的飛機降落，難免會有飛機落下的螺釘甚至金屬片。飛機輪胎承載著飛機幾十噸上百噸的重量在跑道上高速滑跑，一個極小刺傷對于輪胎來講都有可能會帶來一連串的致命的系統(tǒng)故障。(3) 輪胎磨損爆裂 飛機著陸滑行過程中，由于剎車系統(tǒng)機械故障或人為操作不當原因，導致輪胎卡緊不能轉動，飛機因向前沖力強大，機輪與地面產(chǎn)生巨大的摩擦，進而造成磨損爆胎。第四章 起落架的工藝設計4.1 零部件加工工藝設計4.1.1零件毛坯的工藝性分析 在對零件圖進行工藝性分析后，還應結合數(shù)控加工的特點，對所用毛坯(常為板料、鑄件、自由鍛及摸鍛件)進行工藝性分析。否則毛坯不適合數(shù)控加工，加工將很難進行，甚至會造成前功盡棄的后果。毛坯的工藝性分析一般從下面幾個方面考慮：毛坯的加工余量是否充分，批量生產(chǎn)時的毛坯余量是否穩(wěn)定 毛坯主要指鍛、鑄件，因模鍛時的欠壓量與允許的錯模量會造成加工余量多少不等，鑄造時也會因砂型誤差、收縮量及金屬液體的流動性差不能充滿型腔等造成余量不等。此外，鍛、鑄后，毛坯的翹曲與扭曲變形量的不同也會造成加工余量不充分、不穩(wěn)定。在普通加工工藝上，上述情況常常采用劃線時串位借料的方法解決。但在數(shù)控加工中，一般一次定位將決定工件的加工過程，加工過程的自動化很難照顧到何處余量不足的問題。因此，數(shù)控加工時，工件的加工面均應有較充分的余量。經(jīng)驗表明，數(shù)控加工中最難保證的是加工面與非加工面之間的尺寸，這一點應該引起特別重視。分析毛坯在安裝定位方面的適應性 考慮毛坯在加工時的安裝定位方面的可靠性與方便性，可以充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)勢，以便在一次安裝中加工出許多待加工面。在分析毛坯安裝定位時，主要考慮要不要另外增加裝夾余量或工藝凸臺來定位與夾緊，在什么地方可以制出工藝孔或要不要另外準備工藝凸耳來特制工藝孔等問題。 分析毛坯的余量大小及均勻性 毛坯的余量大小及均勻性對數(shù)控加工工藝的安排有很大影響，它決定數(shù)控加工時要不要分層切削及分幾層切削，影響到加工中與加工后的變形程度，決定了數(shù)控加工是否采取預防性措施與補救性措施。由于起落架防扭臂的精度要求較高，且在加工中需變換基準才能保證結構各尺寸的公差要求，特別對于精度要求較高形面需多次加工才能保證表面粗糙度和形位公差，所以起落架防扭臂的加工余量一般為10mm左右；另外因為起落架防扭臂的外形多由曲面和加工余量很難保證均勻，因此在加工時，常在粗加工之前需增加去除多余余量使要加工面的在粗加工時的余量分布較均勻。4.1.2機床的選擇不同類型的零件應在不同的數(shù)控機床上加工，要根據(jù)零件的設計要求選擇數(shù)控機床。數(shù)控車床適于加工形狀比較復雜的軸類零件和由復雜曲線回轉形成的模具內(nèi)型腔。數(shù)控立式鏜銑床和立式加工中心適于加工箱體、箱蓋、平面凸輪、樣板、形狀復雜平面或立體零件以及模具的內(nèi)外型腔。數(shù)控臥式鏜銑床和臥式加工中心適于加工各種復雜的箱體類零件、泵體、閥體、殼體等。多坐標聯(lián)動的臥式加工中心還可用于加工各種復雜的曲線、曲面、葉輪、模具等?？傊?，不同類型的零件要選用相應的數(shù)控機床加工，以發(fā)揮數(shù)控機床的效率和特點。起落架起落架防扭臂含孔、平面、曲面等結構，完成起落架防扭臂的加工需銑削平面，曲面以及鉆鏜孔等工藝。根據(jù)課題來源企業(yè)的設備擁有狀況及設備管理狀況，選擇起落架防扭臂的數(shù)控加工機床為立式數(shù)控銑床YCM-458B或臥式數(shù)控銑床BMC-135。4.1.3 加工順序的安排加工順序的安排應根據(jù)零件的結構和毛坯狀況，以及定位安裝與夾緊的需要來考慮，重點是工件的剛性不被破壞。順序安排一般應按下列原則進行：1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮。2）先進行內(nèi)型內(nèi)腔加工工序，后進行外形加工工序。3）以相同定位、夾緊方式或用同一把刀具加工的工序，最好接連進行，以減少重復定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)。4）在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞較小的工序。由于起落架防扭臂的單雙耳片孔的形狀尺寸、單耳片軸線與雙耳片軸線的距離及平行度都有較高精度要求，因此在單雙耳片孔加工之前應進行中間孔的加工以及基準面的加工以獲得孔加工的定位基準，同時對零件減輕腔的加工又應該以單雙耳片孔為定位基準一保證兩面減輕腔尺寸的一致性。所以在加工順序的安排時應注意各項加工內(nèi)容的定位工藝基準以安排零件的工序順序。在起落架防扭臂的加工中，由于其不規(guī)則，且具有空間曲面，完成所有的加工內(nèi)容需選取不同的工藝定位基準。且夾具的結構較復雜，考慮該零件為批量生產(chǎn)，且精度要求較高，所以對于精度要求高的內(nèi)容的加工常采用專用夾具。4.2 裝配工藝設計 4.2.1 裝配要求在成批生產(chǎn)中，飛機采用流水生產(chǎn)的組織形式?；鶞什考亓魉€移動，其他部件則在總裝的不同階段進入裝配，各系統(tǒng)、設備和附件等也在不同階段安裝到飛機上去，最后總裝出整架飛機。飛機裝配過程就是將大量的飛機零件按圖紙、技術條件進行組合連接的過程，一般是由零件先裝配成比較簡單的組合件和板件，再逐步裝配成比較復雜的鍛件和部件，最后將各部件對接成整架飛機。 飛機機體是結構復雜、要求嚴格的產(chǎn)品。為保證裝配工作順利進行，工作時必須依據(jù)裝配工藝規(guī)程進行。新機裝配工藝過程是根據(jù)飛機結構、技術條件和生產(chǎn)規(guī)模制定的。首先按部件編制裝配方案，各部件裝配方案包括部件的工藝分離面圖表、部件裝配圖表、裝配指令性工藝規(guī)程、工藝裝備協(xié)調(diào)圖表和工藝裝備品種表。部件裝配指令性工藝規(guī)程包括部件裝配各階段的內(nèi)容，裝配基準、定位方法、裝配用的主要工藝裝備、設備和檢驗方法，以及主要零、組件等供應狀態(tài)和裝配各階段的交付狀態(tài)等。在裝配圖表上加上時間坐標，可表明裝配各階段所需時間以及部件裝配的總周期。在部件裝配指令性工藝規(guī)程基礎上，制定裝配各階段的工作工藝規(guī)程。工作工藝規(guī)程是進行裝配工作的依據(jù)。 飛機裝配過程中采用了許多適合飛機結構和生產(chǎn)特點的工藝裝備型架。由于飛機結構復雜，大量采用尺寸大而剛度小的薄板、型材零件，飛機外形要求高，在裝配各階段，包括組合件裝配、板件裝配、段件裝配和部件裝配，都必須采用尺寸大的、結構復雜的裝配型架，以保證裝配的準確度。因此，型架的準確度對保證飛機裝配的準確度起決定性作用。 為保證飛機裝配的準確度，必然對型架制造的準確度提出更高的要求。其次，每個部件在各個裝配階段，都采用各不相同的型架，在型架安裝過程中還要這些型架之間的協(xié)調(diào)準確度。在飛機產(chǎn)量比較大的情況下，某些型架可能需要復制幾臺，必須保證這幾臺型架的一致性。還要保證裝配型架和零件加工工藝裝備的協(xié)調(diào)準確度。 飛機總裝配大致包括以下工作：飛機機身各部件的對接，進行水平測量；安裝調(diào)整發(fā)動機、燃油和滑油系統(tǒng)、安裝調(diào)整發(fā)動機操縱系統(tǒng)；液壓和冷氣系統(tǒng)的設備、附件和導管的安裝； 起落架及其收放機構、信號系統(tǒng)的安裝、調(diào)整和實驗；飛機操縱系統(tǒng)的安裝與調(diào)整；電氣、無線電、儀表設備與電纜的安裝、敷設和實驗；高空救生設備的安裝和實驗；特種設備的安裝和實驗。4.2.2作動筒的裝配裝配作動筒前首先檢查與之有關的小附件，如液壓鎖導管等，確保他們是修理合格品，然后依照修理技術標準要求依次裝配。裝配時注意，筒體內(nèi)壁，活動部位和密封膠圈應涂YH-10液壓油，嚴禁強行裝配。裝配活塞桿組件時要求當螺套與錐形活塞的間距為0.5mm時，測量活塞的行程為40.5mm，整個做動筒裝配完畢后，機械鎖的活動間隙應為0.20.5mm,若不符合要求，可選配厚度為13mm的墊圈進行調(diào)整，作動筒的各轉動連接處應能自由轉動。4.2.3 輪胎的裝配航空機輪的主要功能是支撐、剎停飛機和減輕其著陸沖擊。隨著飛機速度的不斷提高和飛機重量的增加，機輪也由初級的彎塊式剎車發(fā)展到現(xiàn)代復雜的盤式剎車，應用的新技術、新材料和新工藝可以滿足新研飛機的要求。(1)輪胎。采用無內(nèi)胎，低斷面縱橫比，它具有能提高起飛速度、承載大、壽命長以及能提供更大的可容剎車裝置空間等優(yōu)點。(2)輪轂。它是機輪的受力構件，采用“A”字型偏置對開式結構，主體材料亦為高強度鋁合金2A14，剎車殼體采用30CrMnSiA鋼鍛件制造的整體式結構，具有重量輕、壽命長、耐蝕性優(yōu)于鎂合金等優(yōu)點。(3)剎車裝置。重點在摩擦材料上，剎車盤采用整體針刺氈SC303碳碳復合材料制造，其優(yōu)點是重量輕、剎車性能優(yōu)良、穩(wěn)定、壽命長，是理想的摩擦材料。重量由103kg降至78kg，而壽命卻由500次起落提高到2500次起落。第五章 三維建模及動畫仿真CATIA體現(xiàn)了機械設計自動化系列軟件的最新發(fā)展方向，成為提供工業(yè)解決方案的有力工具。它已廣泛應用于電子，機械，模具，工業(yè)設計，汽車，航空航天，航空航天，軍隊，紡織，家用電器領域。 ，玩具等行業(yè)。 CATIA是一個完整的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件，結合了零件設計，產(chǎn)品組合，模具開發(fā)，CNC加工，頭部設計，鑄造設計，模型設計，自動測量，機制仿真，約束分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理集成。5.1 三維設計簡介目前，機械行業(yè)的每個零部件設計的時候，都會在二維圖紙繪制完成之后進行三維圖紙的繪制，然后進行零部件的裝配尋找相互配合的零件有無干涉的部分。而能夠達到這樣效果的三維軟件也不少，如：Proe、CAD、Solidwork、CATIA等。而在汽車行業(yè)最常用的也是CATIA，不管在零部件的設計還是模具的設計都能看到它的身影。CATIA是一個集成化軟件，他可以進行工程圖紙繪制、三維特征建模、參數(shù)設計、點云逆向造型、零部件裝配分析等等功能，可以完成畫圖、看圖、仿真分析、有限元分析等一些關鍵性的動作，為零部件的設計提供一項很好的基礎數(shù)據(jù)，排除掉很多的問題。5.2 參數(shù)化建模目前，參數(shù)化造型在CATIA試題建模中發(fā)揮著重要的作用，同時他也是三維數(shù)據(jù)建模的一個重要基礎。它主要是由一些基本的命令組成，如伸、旋轉、掃描、過渡、孔、槽、扭曲、圓角、倒角、抽殼、拔模斜度、自由變形、管道等眾多的特征，運用這些特征可以將零件的基本形狀進行造型出來。參數(shù)化建模是把具體的實際參數(shù)與形狀結合起來，對整體零件進行造型，要求能夠完整的將零件的尺寸及造型表現(xiàn)出來，但是有要求三維造型能夠因尺寸的變化而進行相應的變化，最終達到設計的目的。參數(shù)化建模可以將自己的想象以及創(chuàng)新的內(nèi)容用試題表現(xiàn)出來，可以提高設計人員對零部件設計過程中思路的開發(fā)及準確性。參數(shù)化建模給人們提供一個解決問題的思路，同時將實體與虛擬的產(chǎn)品結合起來，可以大大提升設計人員的效率。在CATIA的三維建模中進行實體建模的方法很多，很多的時候一個實體的特征可以通過好幾種的方法進行建立，但是三維建模的順序非常的重要，因為后期的修改都是建立在最初的基準上。因此我們拿到零件圖紙的時候，最關鍵的一步不是直接畫圖而是先分析下零件建模的順序以及基礎特征，建立相應的參考面和參考點，之后再著手進行畫圖，這樣對于后期零件的修改有著很好的異議。對于一些獨立以外的特征，我們可以放在后面進行操作，這樣在后期零件修改的情況下也是比較容易進行修改的，這樣可以節(jié)省很多的時間同時提高生產(chǎn)效率。如上圖起落架連桿de建模，首先繪制草圖，其次運用凸臺工具對草圖進行拉伸，運用凹槽工具將中間修剪為空心，運用孔命令進行孔的繪制，最后根據(jù)設計需要對相關部位倒圓角，從而完成設計建模，其余零部件設計過程相似，再次不一一贅述。5.3 動畫仿真在機械設計過程中，為驗證其設計效果，對干涉進行前期檢查，提高設計效率，都會運用到動畫模擬仿真分析。在CATIA中也有類似模塊，稱為DMU仿真分析，本設計主要運用本模塊對起落架的運動進行動力學仿真分析。首先將前期繪制好的零部件裝配成裝配圖，然后進入DMU模塊，對運動機構進行分析。然后確定固定連桿及運動連桿；接著對連桿賦予運動副。然后對運動副添加驅動，最后使整個系統(tǒng)自由度為零，從而進行運動仿真分析，結構如下：總 結 本文主要介紹了飛機的起落架結構及三維建模仿真。對飛機的起落架結構進行了系統(tǒng)的闡述，同時也介紹了起落架的組成，起落架的布置形式，起落架的收放形式，起落架的收放工作系統(tǒng)，以及起落架的前輪轉彎機構。起落架作為飛機起飛和著陸的重要零部件，因此在維護和檢修方面有很高的技術要求。只有充分地了解起落架的結構形式和工作系統(tǒng)，才能在日常的起落架維護過程中達到事半功倍的效果。本文主要是通過三維軟件建模及仿真分析了解起落架的工作原理，通過所學知識對起落架的基本結構進行設計。致 謝我畢業(yè)設計及畢業(yè)論文的完成，得到了很多同學和老師的幫助，因此，我要向他們表示最真摯的感謝。尤其要感謝我的指導老師老師。歷經(jīng)近三個月的時間,我的論文終于圓滿完成,這不僅僅是我完成了老師下達的任務,更是對我大學整個專業(yè)知識的一次升華!在寫論文的過程中,我深深感覺到我的專業(yè)知識還待進一步的完善,基礎知識還得進一步夯實!知識面的狹窄是我完成這篇論文最突出的一個問題,在充分認清了我的不足后,我更加努力地利用我打工業(yè)余的時間來搜集大量的專業(yè)資料,并盡量吸收其中的精華,最終通過自己的獨立思考將之轉變?yōu)樽约旱臇|西,并在一定程度上提出了自己的一些見解,較成功的實現(xiàn)了由理論轉為實踐的最終目的。當然,論文能順利完成離不開指導教師的教誨,特別在學期的實習中,您一直灌輸我們“多思考,多動手”的意識,這在我構思論文時去積極的獨立思考并解決一些實際的問題起到了很好的啟蒙作用!在此向您及所有的指導教師道一聲:您辛苦了。在以后的工作中,我會繼續(xù)秉承您的教誨,以一個優(yōu)秀員工的行動給老師爭光,給航院添彩。完成論文期間我并沒有專業(yè)實習的機會,雖然我很努力地去寫好我的論文,但由于自己的知識面的狹窄及實習經(jīng)驗的匱乏,這篇論文難免會有一些漏洞或不足,懇請您的諒解! 謝謝您。同時還要感謝我的同學們，三年的大學生活，他們幫助我學到了很多，使我懂得了很多道理，同時也打下了良好的基礎，我才能順利的完成這次的畢業(yè)論文設計，以及能在以后的工作生活中，不斷的開拓進取。再次的感謝你們，謝謝！參考文獻1 汝少明，飛機構造學M北京：海潮出版社，19982 張明廉飛行控制系統(tǒng)M北京：航空工業(yè)出版社，19943 王曉平，周亮，李鵬某型飛機起落架設計改進和制造技術航空制造技術，2010(8)：69714 王云渤主編.飛機裝配工藝學.國防工業(yè)出版社 1990.1 5航空制造工程手冊總編委會主編.航空制造工程手冊-飛機裝配.航空工業(yè)出版社.1994.1 6姚任遠主編.飛機裝配技術.國防工業(yè)出版社.1993.3 7航空工藝裝備設計手冊編寫組主編.航空工藝裝備設計手冊-飛機裝配夾具設計.國防工業(yè)出版社.1981.1 8巴依佐夫主編.飛機部件裝配.化學工業(yè)出版社.1987.12 9程寶蕖主編.飛機制造準確度與容差分配.1987.310Gunther c k.Goranson UG.斯而健 譜載荷對飛機主結構件中裂紋擴展的影響。 1987；3-1011楊閩楨飛機機體傳動與控制M空軍工程學院。1986；1412程秀全.航空工程材料.國防工業(yè)出版社 2004.13王志謹.飛機結構設計.國防工業(yè)出版社.2004.29