B747飞机维修中主起落架装配方法研究

B747飞机维修中主起落架装配方法研究

B747飞机维修中主起落架装配方法研究

本设计为B747主起落架的收放ANSYS有元分析设计,在毕业设计的准备、制作和完成过程中遇到了许多的困难和问题,但在自身努力和老师帮助下,都一一解决,完成了毕业设计。

前期,在毕业设计准备阶段,主要是资料收集工作,特别是B747起落架数据的准备。通过在图书馆资料室和电子阅览室中的搜索,找到很多关于起落架的资料文献,在机型查室找到B747手册等文献。通过网络和老师的帮助,搜集到B747的多种维修手册,如,飞机维修手册(AMM)、图解零件手册(IPC)等等,并在手册中找到起落架结构图、起落架零件图等。在图书馆电子阅览室,搜索到南京大学航空航天大学、西北工业大学等大学的学生关于起落架仿真的论文[16]以及很多的期刊杂志等,为论文的撰稿、设计的制造打下坚实的理论基础。

软件方面,在去年制作课程设计中学会CATIA基本操作的基础之上,通过借阅图书馆中CATIA建模和仿真累的书籍,如:林清安的CATI野火3.0中文版动态机构设计与仿真,CATI Wildfire 4.0建模基础与实例等,来学习如何使用CATIA制作三维模型并进行组装和ANSYS有元分析。掌握了CATIA软件的使用方法和使用技巧,为毕业设计的制造打下了技术基础。

中期,为起落架建模和仿真阶段。此阶段也是整个设计的最难阶段。首先,由于无法找到B747起落架各个部件的确切尺寸参数,只能根据手册中的图册来自行测量各个部件的尺寸,采用相对尺寸来建造部件模型。现实中的起落架是非常复杂、尺寸准确的系统,包含收放、刹车、锁定、减震等多个系统,针对本次设计,我们简化起落架结构,减去了起落架多余部件和线路,留下起落架的收放机构和下位锁,并按照相对尺寸来设计各个零件。如:B747AMM手册中的32-11-00  page2、page4、page5等页。

零件建模过程中,对于单个零件,应该尽量做的与实际形状结构相似,功能相同。对于后面需要连接的多个零件之间,连接处应该规范、合理的设计连接头。简单的零件模型,主要使用CATIA中的拉伸、旋转等特征来完成。对于某些复杂的构件模型,如起落架外筒支柱,则需要通过草绘来定位各个部分的位置,顺序建造各个部分来完成模型。为了美观、形象,零件模型中的棱角、棱边需要进行倒圆角或倒直角,个别部位需要进行拔模等。如果零件的尺寸需要修改时,应该按照制作的相反步骤来修改,避免因修改某项数据而使相关联的其他部位发展变化。

装配模型时,应注意实际中的连接形式。CATIA软件提供了多种的连接形式,如刚性、销钉、圆柱、求、轴承等连接形式。由于起落架中多为插销连接,设计中省略了销钉的作用,连接处都用CATIA装配中的销钉连接来装配。进行销钉连接时,需要进行轴对齐、面对齐和旋转轴确定,并且可以对旋转的角度进行设定。值得注意的是,设计中作动筒外筒和内筒之间的连接应为圆柱连接,起落架外筒与轮轴之间也应为圆柱连接。注意各个零件的连接顺序,原则上因为由上到下连接,由于设计制作的为B747右侧主起落架,横向则为有右向左顺序连接。连接好后,可以按Ctrl+Alt同时鼠标点击模型的原件,手动拖动起落架运动,来测试连接的正确。某些零件有时需要多个零件时,在连接定义中要建立多个连接集,并注意尺寸,防止因为尺寸错误而无法正确连接。起落架斜支柱、锁支柱和锁作动筒需要整体连接到一个平面上才能在收放中运动,所以连接这些结构中的零件时应注意将各个零件的中心平面对齐。模型中需要有三处进行空间固定,固定件分别连接起落架外筒支柱、收放作动筒外筒和位于上部的斜支柱。

ANSYS有元分析为本设计的中心。仿真前需要设定伺服电机来模拟液压作动筒的运动,进而使整个收放机构运动起来。本设计中需要对收放作动筒和锁作动筒处设置伺服电机,锁作动筒由于运动时间短、运动距离短,设置为匀速运动;为更真实的模拟实际中的起落架收放,收放作动筒中的活塞杆设定为加速-匀速-减速的运动方式,将伺服电机设置为自定义分段模式。ANSYS有元分析中,起落架收上时,先是锁作动筒收起,进行下位锁解锁,再由收放作动筒运动,推动起落架运动,收起起落架。与此同时,斜支柱和锁支柱折叠起来,完成收起。

后期,为论文撰稿和完善阶段。通过前面搜索的文献资料和手册,结合设计过程及结果,撰写论文主体。由于论文书面无法形象表现出仿真过程,所以论文中详细的地叙述出仿真过程,并会在答辩中通过视频和软件仿真来表现。论文的结构主要为,前部分主要叙述起落架收放模式,分析B747起落架收放方式;后部分为设计的制作、装配和仿真过程;最后进行总结。

 CAD/CAE技术一目前比较成熟的三维模型制造和仿真技术,通过三维软件创建各个部件的三维模型,再组装成机构,添加约束从而限制各个零件的自由度,使机构可以按照指定的运动方式进行运动,即ANSYS有元分析。本设计中,使用CATIA软件建造出B747主起落架各个零件的三维模型,并进行组装,构建出B747主起落架三维模型。

 目录

第3章  B747主起落架三维模型建造 1

3.1  CAD/CAE技术 1

3.2  CATIA简介 3

3.3  起落架模型建造 3

第4章  B747主起落架收放ANSYS有元分析 10

4.1  仿真参数设置 10

4.2  仿真过程 12

4.3  仿真结果分析 15

第5章  总结与心得 17

5.1  论文总结 17

5.2  设计心得 17

参考文献 19

                               参考文献

[1]. 李为吉.飞行器总体设计[M].西安:西北工业大学出版社.2004年.

[2]. 陈琳.飞机起落架收放运动与动态性能仿真分析[D].南京:南京航空航天大学,2007.6.

[3]. 王洪宪.飞机起落架收放动态性能研究及实验验证[D].南京:南京航空航天大学.2009.

[4]. 王咏梅.李春茂.张瑞萍.CATI Wildfire 5.0中文版基础教程[M].北京:清华大学出版社.2010.

[5]. 宋静波.飞机构造基础[M].北京:航空工业出版社.2004.

[6]. 王志谨.姚卫星. 飞机结构设计[M].北京:国防工业出版社.2011.

[7]. 黄传勇, 彭卫东. B747飞机系统[M].广汉:飞院出版社.2010.

[8]. A319/B747/A321 ILLUSTRATED PARTS CATALOG[Z].2005.

[9]. 葛正浩.杨芙蓉.CATI Wildfire 4.0建模基础与实例[M].北京:化学工业出版社.2009.

[10]. A319/B747/A321 AIRCRAFT MAINTENCE MANUAL[Z].2005.

[11]. 杨可桢.程光蕴.李仲生.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社.2006.

[12]. 林清安.CATI野火3.0中文版动态机构设计与仿真[M].北京:电子工业出版社.2007.

[13]. 陶梅贞.现代飞机结构设计[M].西安:西北工业大学出版社.2001.

[14]. Mechanical Dynamics Inc.Road Map to Adams/View Documentation,2000.

[15]. D.E.Huntington and C.S.Lyrintzis.Random Parametric Vibration in Aircraft Landing Gear[J].AIAA Paper  96-130-CP,1996.

[16]. 龙江.飞机起落架收放机构的可靠性分析[D].西安:西北工业大学.2005.


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