1740_飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及安全性分析,飛機(jī),起落架,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì),安全性,分析 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目 飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及安全性分析專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 078105123學(xué) 生 姓 名 肖 鳴指 導(dǎo) 教 師 許 瑛填 表 日 期 2011 年 3 月 1 日1一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）依據(jù)及研究意義：飛機(jī)的起落架是飛機(jī)起飛和著陸的重要裝置，它在工作過程中承受著極大的沖擊載荷，所以采用高強(qiáng)度鋼或超高強(qiáng)度鋼制作。起落架在長(zhǎng)期使用的過程中，受到外界各種因素的影響，它的堅(jiān)固程度會(huì)變差，甚至產(chǎn)生裂紋。本文針對(duì)起落架的焊接進(jìn)行了深入的分析與研究，并在此基礎(chǔ)上研究了完善和加強(qiáng)飛機(jī)起落架的焊接工藝與材料的焊接性，從而大大的降低了飛機(jī)起落架焊接時(shí)出現(xiàn)的問題并提高了其焊接質(zhì)量。起落架是飛機(jī)起飛、著陸系統(tǒng)，對(duì)飛機(jī)的性能和安全起著十分重要的作用起落架是飛機(jī)在地面停放、滑行、起飛著陸滑跑時(shí)用于支撐飛機(jī)重力，承受相應(yīng)載荷的裝置。簡(jiǎn)單地說，起落架有一點(diǎn)象汽車的車輪，但比汽車的車輪復(fù)雜的多，而且強(qiáng)度也大的多，它能夠消耗和吸收飛機(jī)在著陸時(shí)的撞擊能量。概括起來(lái)，起落架的主要作用有以下四個(gè)：①承受飛機(jī)在地面停放、滑行、起飛著陸滑跑時(shí)的重力。②承受、消耗和吸收飛機(jī)在著陸與地面運(yùn)動(dòng)時(shí)的撞擊和顛簸能量。③滑跑與滑行時(shí)的制動(dòng)。④滑跑與滑行時(shí)操縱飛機(jī)。二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)起落架的收放機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，起落架的收放，上、下位鎖開鎖和上鎖，艙門的打開和關(guān)閉等均要正確匹配和協(xié)調(diào)，否則將會(huì)發(fā)生飛行事故。我國(guó)開展了與起落架現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)密切相關(guān)的專題研究，并取得了一大批研究成果，其中有些達(dá)到世界先進(jìn)水平，如變油孔雙腔緩沖器設(shè)計(jì)技術(shù)，飛機(jī)前輪防擺技術(shù)，飛機(jī)地面運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)，長(zhǎng)壽命、高可靠性起落架設(shè)計(jì)及壽命評(píng)估技術(shù)，起落架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，起落架收放系統(tǒng)仿真分析技術(shù)，起落架主動(dòng)控制技術(shù)等，這些成果部分地應(yīng)用于型號(hào)研制中，并取得了一定效果。許多學(xué)者與研究生在理論方面也開展了一系列研究工作。 《起落架設(shè)計(jì)與評(píng)定技術(shù)指南》集中反應(yīng)了我國(guó)近年來(lái)在起落架現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法方面的進(jìn)展情況。但與國(guó)外相比，我國(guó)的大量研究成果是分散的，孤立的，沒有作為模型、算法或程序模塊集成于一套系統(tǒng)中，成為設(shè)計(jì)師的實(shí)用工具，更沒有在高水平的硬件與軟件平臺(tái)上形成一套先進(jìn)、實(shí)用、高效的起落架專業(yè) CAD/CAE 軟件系統(tǒng)，因而我國(guó)型號(hào)研制基本上仍是完全采用傳統(tǒng)模式，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、耗資。2國(guó)內(nèi)起落架的研究軟件主要有南京航空航天大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)共同開發(fā)的起落架設(shè)計(jì)分析軟件系統(tǒng) LCAE，功能比較強(qiáng)大，能進(jìn)行結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)、起落架機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析或應(yīng)力分析、有限元總體應(yīng)力分析、變形及載荷分析、緩沖性能分析、損傷絨線分析、及破壞危險(xiǎn)性分析。可以實(shí)現(xiàn)圖形及文本的前處理功能、后處理功能、分析程序的過程處理功能。另外還有南京理工大學(xué)和沈陽(yáng)飛機(jī)研究所的起落架設(shè)計(jì)專家系統(tǒng) ALGDES，它能進(jìn)行結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)和強(qiáng)度分析、系統(tǒng)空間位置造型仿真機(jī)干涉分析，它建立了起落架設(shè)計(jì)的知識(shí)表示形式和組織形式，即專家系統(tǒng)。北京航空航天大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)都做過起落架防滑剎車系統(tǒng)的機(jī)械裝置和仿真軟件。有人研究了飛機(jī)接地時(shí)所受到的加速度的計(jì)算方法[6]，介紹了最大過載對(duì)飛行、起落架和氣動(dòng)力參數(shù)的敏感性。從國(guó)外文獻(xiàn)上來(lái)看，有的從動(dòng)能的角度研究了起落架擺振，還有的對(duì)在各種條件下的起落架性能進(jìn)行了仿真，主要是在載荷及變形方面給予仿真。在起落架行業(yè)，國(guó)外在大力開展起落架理論與專題研究的基礎(chǔ)上，發(fā)展和推廣應(yīng)用起落架現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)。在與現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)密切相關(guān)的起落架專業(yè)理論研究方面，國(guó)外從六十年代開始，己做了大量專題研究工作。如 DAUTI 等公司從六、七十年代起對(duì)起落架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)與理論研究，在此基礎(chǔ)上形成了一套行之有效的規(guī)范和方法。美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)(NRC) 、朗利(Langly) 研究所在七、八十代就已把有限元、模態(tài)分析技術(shù)、多體動(dòng)力學(xué)和主動(dòng)控制技術(shù)引入起落架問題研制中，提出了一系列新理論與分析方法。在可靠性方面，美、英、德等國(guó)的主要起落架生產(chǎn)廠商已分別擁有了自己的起落架可靠性設(shè)計(jì)體系，并應(yīng)用于產(chǎn)品研制、生產(chǎn)中。這些起落架專題研究提供的先進(jìn)理論成果，為國(guó)外起落架現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用提供了專業(yè)理論支撐。在綜合運(yùn)用起落架先進(jìn)理論研究成果與一般現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)研究成果的基礎(chǔ)上，國(guó)外早己開發(fā)出了一整套成熟的起落架現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)及相應(yīng)的起落架專業(yè) CAD/CAE 一體化軟件工具，并已推廣應(yīng)用于起落架產(chǎn)品研制中，取得巨大效益。德國(guó)航空宇航研究院在研制起落架中就開發(fā)與運(yùn)用了起落架動(dòng)態(tài)仿真與優(yōu)化 CAD/CAE 集成軟件系統(tǒng) SIMPACK。在研制的初步階段，根據(jù)起落架的設(shè)計(jì)要求，由起落架的模型庫(kù)滑跑、剎車、牽引、轉(zhuǎn)彎等方面的動(dòng)態(tài)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，用計(jì)算機(jī)精確地模擬起落架的上述性能(以往都是大量的試驗(yàn)來(lái)確定研制中的起落架的性能)，然后再對(duì)一些主要部件進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)。由于開發(fā)與應(yīng)用了起落架現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，研制樣品的費(fèi)用與周期大為降低。意大利 DAUTI 公司 70 年代就已建立了起落架3CAD/CAE 系統(tǒng)，并應(yīng)用于各種起落架產(chǎn)品研制中。從檢索到的文獻(xiàn)來(lái)看，在起落架仿真方面的研究主要都是集中在某一個(gè)機(jī)構(gòu)或部件上的。比如緩沖器的緩沖性能分析、滑落擺振分析、防滑剎車的研究，但是在起落架一體化的運(yùn)動(dòng)特性仿真研究中，各個(gè)分布質(zhì)量所受到的力、速度、加速度的大小等等動(dòng)力學(xué)特性仿真研究卻涉及的很少，而這些也是起落架整體特性的關(guān)鍵。有的雖然在起落架一體化仿真方面做過研究，但都僅限于結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析。隨著裝備的導(dǎo)航、制導(dǎo)和控制精度的提高，要求制造出材料特殊(如高硬脆性、高強(qiáng)度、高彈性、高熔點(diǎn)等)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積小、尺寸和形狀精度高于0.1μm、表面粗糙度小于 0.01-0.02μm的機(jī)載設(shè)備零件。為了適應(yīng)上述要求，美、英、日等到發(fā)達(dá)國(guó)家在高速數(shù)控加工技術(shù)，亞微米級(jí)超精密加工和復(fù)合超精密加工技術(shù)，納米級(jí)超精密加工技術(shù)和高強(qiáng)度、高硬度、高脆性材料加工技術(shù)等方面進(jìn)行了大量的研究工作，很多研究成果已用于生產(chǎn)。微米級(jí)坐標(biāo)鏜床已進(jìn)入生產(chǎn)線，0.1μm 超精密加工機(jī)床和各種超精密加工方法已廣泛應(yīng)用于機(jī)載關(guān)鍵零件的批生產(chǎn)。單刃金剛石車削技術(shù)已用于激光晶體材料的加工，表面粗糙度可達(dá) 0.001μm。用金剛石和立方氮化硼砂輪的高速緩進(jìn)強(qiáng)力磨削，可對(duì)難加工功能材料進(jìn)行高精密(微米級(jí)精度、0.1μm 級(jí)表面粗糙度)無(wú)毛刺加工，能獲得復(fù)雜幾何形狀和極佳的表面完整性。此工藝在美國(guó)已成為批生產(chǎn)加工技術(shù)，成批制造出各種功能材料的機(jī)載設(shè)備零件，如紅外線或紫外光學(xué)系統(tǒng)、激光陀螺系統(tǒng)、微波管、光纖器件中的零件。近年美國(guó)又研制出激光微細(xì)加工中心，該加工中心的視覺系統(tǒng)能提供加工過程的連續(xù)影像，并自動(dòng)尋找、對(duì)準(zhǔn)、測(cè)量和修正加工對(duì)象，加工精度可達(dá)百分之幾微米以內(nèi)。該激光微細(xì)加工中心還適用于硬脆材料(如氧化鋁、碳化硅)加工，蝕刻線寬度 0.25μm，打孔直徑小于 75μm，還可對(duì)各種材料的裸芯多芯電纜和光纖進(jìn)行焊接，標(biāo)志著功能材料的加工技術(shù)達(dá)到了新的水平。20 世紀(jì) 90 年代末，面臨裝備研制周期短、產(chǎn)品更新快、品種增多、批量減少和動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng)，裝備的質(zhì)量、價(jià)格和交貨期已成為增強(qiáng)飛機(jī)制造企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的 3 個(gè)決定性因素。4三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案研究?jī)?nèi)容：①飛機(jī)起落架的布置形式；②起落架的收放系統(tǒng)設(shè)計(jì)；③起落架零組件強(qiáng)度計(jì)算；④飛機(jī)前起落架的運(yùn)動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)方案：①收集有關(guān)資料，編寫開題報(bào)告；②翻譯外文資料③ 熟悉 LMS Virtual.lab 軟件的應(yīng)用④學(xué)會(huì)飛機(jī)起落的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真⑤編寫畢業(yè)生論文四、目標(biāo)及工作進(jìn)度①目標(biāo)：熟悉起落架的各種結(jié)構(gòu)形式及收放方式，尤其是 A320 飛機(jī)起落架的收放機(jī)構(gòu)的功能原理和收放運(yùn)動(dòng)過程；掌握軟件 CATIA 和 LMS 的應(yīng)用，熟悉結(jié)合多個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法；根據(jù)模型參數(shù)，對(duì) A320 飛機(jī)起落架系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析；②工作進(jìn)度：開題報(bào)告 第 1 周——第 2 周 飛機(jī)起落架的布置形式 第 3 周——第 5 周飛機(jī)起落架的收放系統(tǒng) 第 6 周——第 7 周起落架零件組強(qiáng)度計(jì)算 第 8 周——第 9 周A320 前起落架運(yùn)動(dòng)仿真 第 10 周——第 11 周資料翻譯（不少于 6000 字） 第 12 周——第 13 周畢業(yè)論文整理及答辯準(zhǔn)備 第 14 周——第 15 周5五、參考文獻(xiàn)[1]、孫桓等主編。機(jī)械原理。高等教育出版社，2001[2]、孫靖民主編.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì).第三版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[3]、方世杰，綦耀光主編.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.2[4]、王昆等主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[5]、曹維慶等主編。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。機(jī)械工業(yè)出版社，2000[6]、馮遠(yuǎn)生主編。飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。國(guó)防工業(yè)出版社，1985[7]、麗正能主編。飛機(jī)部件與系統(tǒng)設(shè)計(jì)。北京航空大學(xué)出版社，2003[8]、王志瑾主 編。飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。國(guó)防工業(yè)出版社，2007[9]、Shigley JE,Uicher JJ.Theory of machines and mechanisms.NewYork:McGaw-Hill Book Comepany,1980