毕业设计论文一种可收放前起落架结构设计与仿真分析.docx
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1、本科学生毕业论文一种可收放前起落架结构设计与仿真分析系部名称:专业班级:学生姓名:指导教师:职 称:XXXX学院二XX年六月XXXX学院本科生毕业设计摘 要本.文.首.先.介.绍.了.可.收.放.式.起.落.架.,.并.介.绍.了.起.落.架.的.结.构.和.布.置.形.式.。本文利用Solidworks Motion及Solidworks Simulation等插件进行飞机起落架的机构运动分析与仿真的方法,.将.飞.机.起.落.架.的.机.构.仿.真.技.术.简.单.、.完.整.的.用.软.件.仿.真.运.行.了.一.遍.,.本.次.机.构.仿.真.的.几.个.主.要.过.程.包.括.,.实
2、 .体.建.模. .、.零.部.件.装.配.、.运.动.仿.真.、.Motion.分.析.,.及.有.限.元.分.析.计.算.。使用三维软件SolidWorks制作出飞机前起落架各个部件的三维模型,并组装成起落架的三维模型,进行前起落架运动仿真模拟。关键词:起落架;Solidworks;仿真;运动分析;全套图纸加V信153893706或扣 3346389411IXXXX学院本科生毕业设计ABSTRACTThis paper first introduces the retractable landing gear, and introduces the structure and layou
3、t of the landing gear. This paper makes use of the Solidworks Motion and Solidworks Simulation plug-ins to analyze and simulate the motion of the aircraft landing gear. The mechanism simulation technology of the aircraft landing gear is simple and complete with software simulation. The main processe
4、s of this mechanism simulation include solid modeling, component assembly and transportation. Dynamic simulation, Motion analysis and finite element analysis. Three dimensional model of each component of the aircrafts landing gear is made by using three dimensional software SolidWorks, and the three
5、dimensional model of the landing gear is assembled to simulate the motion of the front landing gear.Key words: Landing Gear; Solidworks; Simulation; Kinematic Analysis目录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1课题的研究背景11.2 起落架结构概述21.2.1 结构21.2.2 布置形式31.3 国内外研究现状和发展趋势61.4 本文的研究内容9第2章 前起落架三维模型建造102.1 CAD/CAE技术102.2 S
6、olidWorks简介112.3 起落架模型建造122.3.1零件模型建造122.3.2零件模型装配14第3章 起落架动力元件设计163.1液压缸设计163.2 确定液压泵参数20第4章 前起落架仿真与分析234.1起落架运动分析234.1.1 气动阻力234.1.2 起落架的惯性力234.2 起落架运动仿真244.2.1运动图解的分析244.2.2 有限元分析26结 论27参考文献28致 谢3029XXXX学院本科生毕业设计第1章 绪 论1.1课题的研究背景飞.机.起.落.架.主.要.用.于.地.面.停.车.、.滑.行.、.起.飞.、.着.陆.和.滑.行.支.持.飞.机.重.力.。.它.是.
7、飞.机.的.关.键.部.件.。.它.将.承.受.大.量.的.载.荷.和.强.大.的.冲.击.力.,.它.直.接.关.系.到.飞.机.和.机.组.人.员.的.安.全.,.因.此.对.飞.机.的.性.能.和.安.全.性.起.着.非.常.重.要.的.作.用.。.起.落.架.不.仅.要.求.轻.量.化.,.而.且.要.求.高.载.荷.以.适.应.着.陆.的.巨.大.影.响.。.随.着.飞.机.设.计.制.造.技.术.的.发.展.,.起.落.架.也.在.不.断.改.进.和.创.新.。第.二.次.世.界.大.战.前.,.由.于.飞.机.速.度.较.低.,.飞.机.起.飞.时.也.暴.露.了.起.落.架.,
8、对.飞.行.性.能.影.响.不.大.,.技.术.要.求.低.。.但.是.第.二.次.世.界.大.战.后.,.随.着.科.学.技.术.的.发.展.,.飞.机.的.速.度.大.大.提.高.了.。.随.着.超.声. .速.的.增.加.,.空.气.阻.力.随.之.增.大.。.为.了减.小.空.气.阻.力.,.设.计.了.一.种. .收.放.式.起.落.架.。.起.飞.后.,.起.落.架.由.飞.机.(.机.翼.或.机.身.).支.付.,.起.落.架.关.闭.,.起.落.架.在.着.陆.前.放.下.,.固.定.在.某.一.位.置.,.并.可.靠.锁.定.。.主.起.落.架.的.基.本.形.式.是.沿.
9、切.向.和.沿.翼.展.的.两.个.方.向.,.然.后.沿.一.般.机.体.的.方.向.返.回.。.收.集.和.发.布.任.务.由.收.集.和.发.布.机.构.完.成.。.其.作.用.是.根.据.指.定.的.动.作.形.式.准.确.地.将.起.落.架.或.飞.机.放.在.指.定.的.部.件.上.。.四.连.杆.机.构.通.常.用.于.执.行.伸.缩.机.构.。在.我.国.,.飞.机.结.构.的.合.理.性.和.安.全.性.一.直.受.到.政.府.部.门、.飞.机.制.造.商.和.普.通.乘.客.的.关.注.。.壹.方.面.,.政.府.部.门.制.定.了.飞.机.设.计.的.强.制.性.安.全.
10、法.规.;.另.壹.方.面.,.乘.客.安.全.被.认.为.是.乘.客.飞.行.的.关.键.考.虑.因.素.。现.代.飞.机.起.落.架.系.统.在.飞.机.的.所.有.工.作.部.件.中.起.着.至.关.重.要.的.作.用.,.其.工.作.状.态.直.接.影.响.着.飞.机.起.降.性.能.和.飞.行.安.全.的.实.现.。.由.于.现.代.飞.机.循.环.周.期.的.缩.短.和.地.面.运.动.距.离.的.增.加.,.起.落.架.结.构.的.动.载.荷.较.大.,.系.统.的.工.作.环.境.复.杂.,.出.现.许.多.故.障.。.在现代飞机起落架工作部件中,可伸缩机构的失效概率较高。.现
11、代.飞.机.的.起.落.架.的.收.集.和.发.布.机.构.常.见.故.障.如.下.:.疲.劳.裂.纹.出.现.在.接.收.机.构.(.特.别.是.连.接.部.分.).;.减.震.器.密.封.损.坏.和.渗.漏.油.的.泄.漏.,.降.低了阻尼特性和负荷的增加而增大;接收器的变形太大,导致堵塞;定位锁是无效的,不能被锁定。.例.如.:.1998.年.9.月.10.日.。.中.国.东.方.航.空.公.司.MD-11.飞.机.2173.架.,.在.前.起.落.架.无.法.放.下.,.被.迫.用.泡.沫.灭.火.剂.喷.洒.在.上.海.虹.桥.机.场.跑.道.和.飞.机.受.损.。.据.调.查.和
12、研.究.发.现.,.由.于.收.放.机.构.部.件.损.坏.,.起.落.架.不.到.位.,.导.致.飞.机.着.陆.事.故.发.生.概.率.为.34.4%.。.据.统.计.,.1993.-2003.年.和.十.年.的.飞.行.不.正.常.事.件.的.起.落.架.系.统.故.障.引.起.的.不.正.常.航.班.占.事.件.总.数.的.15%.,.并.由.起.落.架.系.统.故.障.引.起.的.事.故.占.23%.。.基.于.以.上.情.况.,.起.落.架.收.放.系.统.的.进.一.步.研.究.是.迫.切.而.重.要.的.。1.2 起落架结构概述1.2.1 结构(1)减震器飞机在着陆或不平坦的
13、跑道上跳离地面时,会对地面产生猛烈的撞击。.除.了.充.气.轮.胎.的.一.小.部.分.缓.冲.作.用.外.,.大.部.分.冲.击.能.被.减.震.器.吸.收.。.最.广.泛.使.用.的.现.代.飞.机.是.油.气.减.振.器.。.当.减.震.器.受.到.冲.击.压.缩.时.,.空.气.的.作.用.等.于.弹.簧.的.作.用.,.并.储.存.能.量.。.而.油.,.通.过.一.个.非.常.高.的.速.度.通.过.孔.,.吸.收.大.量.的.冲.击.能.量.,.使.它.们.变.成.热.,.使.飞.机.快.速.平.稳.,.不.颠.簸.。(2)收放系统可伸缩系统通常采用液压作为常规动力源,采用冷空气
14、和电力作为后备动力源。.一.般.来.说.,.前.起.落.架.进.入.前.机.身.,.而.一.些.重.型.运.输.机.的.前.起.落.架.侧.向.缩.回.。.主.起.落.架.的.收.放.形.式.大.致.可.分.为.侧.翼.、.伸.缩.翼.和.弦.向.两.部.分.。.定.位.锁.用.来.将.起.落.架.锁.在.上.下.位.置.,.防.止.起.落.架.在.撞.击.时.自.动.下.落.。可伸缩系统通常使用位置和警告系统。(3)机轮和刹车系统车.轮.的.主.要.功.能.是.支.撑.飞.机.在.地.面.上.的.重.量.,.以.降.低.飞.机.地.面.运.动.的.阻.力.,.并.吸.收.飞.机.着.陆.和.
15、地.面.运. .动.的.部.分.冲.击.动.能.。.主.起.落.架.装.有.刹.车.装.置.,.可.缩.短.飞.机.的.失.控.距.离.,.使.飞.机.在.地.面.上.具.有.良.好.的.机.动.性.。.车轮主要由车轮和轮胎组成。制动器主要有三种:折弯块、胶囊和圆盘。.用.途.最.广.的.盘.式.阀.具.有.摩.擦.面.积.大.、.热.容.量.大.、.维.护.方.便.等.特.点.。1.2.2 布置形式(1)前三点式起落架图1-1 前三点式起落架飞.机.最.重.要.的.部.分.是.前.三.点.起.落.架.,.如.图.1-1.所.示.。.前.轮.离.飞.机.重.心.远.,.可.以.避.免.刹.车.
16、落.下.的.危.险.。.两.个.主.轮.在.重.心.附.近.对.称.布.置.,.左.右.主.轮.之.间. .有.一.定.距.离.,.以.保.证.飞.机.在.地.面.滑.行.时.不.会.摔.倒.。.当.飞.机.滑.行.并.停.放.在.地.面.时.,.机.身.底.部.基.本.处.于.水.平.位.置.,.方.便.乘.客.登.机.和.装.载.货.物.。.沉.重.的.飞.机.减.少.了.跑.道.上.的.轮.胎.压.力.增.加.车.轮.和.枢.轴.点.改.善.起.飞.和.着.陆.的.跑.道.的.第.一.行.的.能.力.,.如.美.国.军.用.运.输.机.C-5A,.348.吨.的.起.飞.重.量.,.只.
17、有.24.的.主. .轮.,.4.轮.(.在.平.行.的.多.每.帧.6.轮.),.4。.并.排.的.主.枢.纽.。.加.上.前.支.点.有.5.个.支.点.,.但.仍.然.有.第.一.个.三.点.起.落.架.的.性.质.。具有以下优点:(1).着.陆.简.单.,.安.全.可.靠.。.如.果.实.际.着.陆.速.度.大.于.规.定.值.,.当.主.轮.接.地.时.,.主.车.轮.上.的.冲.击.力.会.大.大.降.低.攻.角.,.因.此.不.可.能.产.生.像.三.点.起.落.架.那.样.的. “.跳.跃.” .现.象.。(2).它.具.有.良.好.的.方.向.稳.定.性.和.侧.风.着.陆.
18、更.安.全.。当地面滑雪时,操纵和转弯灵活。(3).没.有.倒.危.险.,.因.此.允.许.强.制.动.,.因.此.可.以.减.少.着.陆.后.的.行.驶.距.离.。(4).飞.机.的.机.身.处.于.水.平.或.接.近.水.平.的.状.态.,.当.飞.机.下.降.、.上.升.和.下.降.时.,.向.下.的.地.平.线.就.更.好.,. .喷.气.发.动.机.上.的.气.体.不.会.直.接.喷.射.到.跑.道上.,.因.此.对.跑.道.的.影.响.就.更.小.了.。缺点:(1).前.起.落.架.的.布.置.相.当.困.难.,.尤.其.是.单.引.擎.飞.机.,.机.身.前.部.的.空.间.很.
19、小.。(2)起落架起落架载荷大,体积大,结构复杂,质量大。(3)在小攻角着陆时,可以充分利用空气阻力制动。在不平坦的跑道上滑行时,越过障碍物(沟渠、土堆等)的能力也很差。(4).前.轮.会.产.生.摆.振.。.因.此.,.有.防.止.摆.动.的.装.置.和.措.施.。.这也会增加前轮的复杂性和重量。尽.管.如.此.,.由.于.现.代.飞.机.的.着.陆.速.度.较.大.,.起.落.架.的.安.全.性.是.决.定.起.落.架.形.式.的.主.要.因.素.,.前.三.点.与.后.三.点.相.比.,.在.这.方.面.有.明.显.的.优.势.,.因.而.得.到.了.最.广.泛.的.应.用.。(2)后三
20、点式起落架图1-2 后三点式起落架早.期.的.三.点.起.落.架.广.泛.用.于.螺.旋.桨.飞.机. .,.如.图.1-2.所.示.。.其.特.点.是.两.个.主.轮.处.于.重.心.位.置.,.尾.轮.远.离.机.身.后.部.的.重.心.。.三.点.后.,.起.落.架.的.重.量.比.前.三.分.轻.,.但.地.面.转.弯.不.够.灵.活.。.当.刹.车.太.厉.害.时.,.飞.机.就.有. “.取.顶.” .的.危.险.,.而.现.代.飞.机.却.很.少.使.用.。优点:(1).一.是.尾.轮.易.于.安.装.在.飞.机.上.。.与.前.轮.相.比.,.尾.轮.结.构.简.单.,.尺.寸
21、小.,.质.量.和.。(2).两.个.在.正.常.着.陆.时.,.三.个.轮.子.同.时.被.触.碰.,.这.意.味.着.当.降.落.(.着.陆过程的.第.四.阶.段.).与.地.面.运.行.和.停.止.时.,.飞.机.的.姿.态.与.地.面.相.同.。.也.就.是.说.,.地.面.滑.板.具.有.较.大.的.攻.角.,.因.此.可.以.利.用.较.大.的.飞.机.阻.力.来.减.缓.着.陆.和.滑.行.距.离.。.因此,大多数早期飞机都是后置三点起落架布局。 缺点:(1)在高速滚动时,在冲击或强制动前,容易出现倒立现象(俗称丁)。.因.此.,.为.了.防.止.倒. .立.、.后.三.点.起
22、落.架.不.允.许.强.烈.制.动.,.这.样.落.地.后.增.加.了.距.离.。 (2)如果实际着陆速度大于规定值,很容易发生“跳”现象。.因.为.在.这. .种.情.况.下.,.当.飞.机.停.飞.时.,.实.际.攻.击.的.角.度.将.小.于.规.定.的.值.,.以.便.飞.机.的.尾.部.被.抬.起.,.这.仅.仅.是.主.轮.的.接.地.。.在.接.地.时.,.由.于.车.轮.的.实.际.速.度.大.于.规.定.值.,.在.主.轮.上.产.生.的.冲.击.力.会.产.生.头.部.力.矩.,.增.加.攻.角.,.从.而.使.升.力.上.升.超.过.飞.机.的.重.力.。.后来,从飞行
23、速度的速度,飞机再次下降。飞机的连续升降现象称为“跳跃”。如果飞机的实际速度比规定的值大得多,跳跃高度可能很高。如果飞机从这个高度下降,它可能会损坏飞机。(3).在.起.飞.和.着.陆.滑.跑.不.稳.定.。.在.滑.行.过.程.中.,.由.于.路.面.的.侧.风.或.路.面.不.平.等.原.因.,.使.车.轮.两.侧.的.阻.力.不.相.等.,.使.飞.机.相.对.于.轴.转.动.到.一.定.的.角.度.,.柱.子.上.的.摩.擦.力.会.产.生.相.对.于.飞.机.中.心.的.力.矩.,. .使.飞.机.转.向.更.大.的.角.度.。(4)在关机和降落的滚转前,身体向上,这样向下的地平线就
24、很差。.基.于.上.述.缺.点.,.后.排.三.点.起.落.架.的.领.先.地.位.正.在.逐.步.取.代.前.三.点.起.落.架.,.只.有.少.量.的.小.、.低.速.飞.机.仍.采.用.后.置.三.点.起.落.架.。(3)自行车式起落架图1-3 自行车式起落架还.有.一.种.低.用.途.的.自.行.车.式.起.落.架.,.其.前.轮.和.主.轮.安.装.在.飞.机.的.对.称.平.面.(.机.身.下.部.).,.重.心.几.乎.与.主.轮.相.等.。.为.了.防.止.在.转.向.时.倾.倒.,.辅.助.轮.也.放.置.在.机.翼.下.。这种布局由于难于提升而很少使用。(4)多支柱式起落架
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