SolidWorks飞机起落架仿真分析

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1、重庆理工大学机构运动与仿真课程论文 设计题目: 飞机起落架仿真分析 指引教师： 张晋 西 姓 名： 王 飞 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 学 院: 机械工程学院 中 国 重 庆 05月目录摘要.飞机起落架的现状分析.2飞机起落架的原理分.3飞机起落架实体建模.3飞机起落架的仿真与分析.13心得体会.16参照文献.摘要:本文研究了在Solidwork软件中运用olors Motion及oiworks Simlaion等插件进行飞机起落架的机构运动分析与仿真的措施,将飞机起落架的机构仿真技术简朴、完整的用软件仿真运营了一遍,本次机构仿真的几种重要过程涉及，实体建模、零部件装配、运动仿

2、真、Motion分析,及有限元分析计算。核心词:Soldwrks 飞机起落架运动分析与仿真1. 飞机起落架现状分析飞机起落架是飞机四大核心部件（发动机、机翼、机身、起落架)之一。起落架是飞机起飞、着陆系统,是飞机上的核心受力部件，要承受很大的载荷强烈的冲击，直接关系到飞机和乘员的安全，因此对飞机的性能和安全起着十分重要的作用，因此飞机起落架材料是具有很高强度、刚性和良好的韧性。飞机起落架的机构设计更是要各方面考虑全面到位。目前飞机的起落架按照飞机起降地起落架基本可以分为三种:轮式起落架、滑橇式起落架、水上起落架。按起落架的布置常用的起落架形式是三点式机轮。如果一对重要承载起落架位于飞机重心之后

3、另一种起落架位于机头之下,那就是前三点式起落架。如一对重要起落架位于飞机重心之前,另一起落架在机尾之下,就是后三点式起落架。除了三点式起落架尚有自行车式起落架，即主起落架设在飞机中腹在机身下构成一前一后的自行车式排布,此外在翼尖还会有两个小的辅助起落架，如美国的B-2轰炸机和英国的俄式战斗机。轻型飞机的主起落架一般只有一到两个机轮,而大型客机或运送机的主起落架一般是由一组机轮构成的小车式起落架平台，如破音747客机的主起落架就是由四轮小车一种1个机轮构成的平台,而空中客车A80的主起落架更是有20个机轮。2. 飞机起落架原理分析 这里我设计的飞机起落架是液压系统（液压缸）与连杆机构的结合，通过

4、液压缸里的液压油的进出使活塞杆进行收缩且能绕着一种固定轴转动。并通过销钉链接带动与活塞杆同步链接在销钉上对称布置的连杆,连杆机构是一种铰链四杆机构，连杆机构的转动带动飞机轮的放下与拿起。其简要模型如下图2-（放下）22(拿起）所示 图2 图-23. 飞机起落架实体建模3.1运动副相对关系与尺寸的确立当飞机起落架的轮胎放下时，我们将起落架投影到一种视图上,可以大体的看出个运动副之间的相对位置关系。此时的铰链四杆机构大体呈一种直角三角形，我们以勾三股死的勾股定理先设定三个运动副之间的关系及位置，然后以斜边的中点为铰链四杆机构的第四个转动副位置。再把0m的边延长150mm后做垂直向上500m的直线处

5、,做为液压缸的转动副所在的位置,再以这一点转动副链接三角形斜边的中点，得到的直线则为液压缸伸长到极限位置时液压缸与活塞杆的总长度,再将此直线分为两段作为液压缸和连杆的长度,则我们的飞机起落架模型的运动副相对位置基本拟定,而连杆等的长度也基本拟定,在SoidWork中绘制出其运动副的相对位置简图如图3-1所示圆转动副 长方形移动副 直线杆件及机架图3132零件的绘制底座的绘制:点击拉伸凸台基体鼠标选择前视基准作为绘图平面，软件界面将自动进入草图绘制的操作界面运用直线、圆弧、园、智能尺寸及裁剪等操作指令(如下图所示的操作条）绘制出如图3-21的草图点击界面右上方的退出草图按钮,将弹出凸台拉伸的对话

6、框，输入拉伸的距离为50则零件底座的大体外形就出来了如图3-22，再运用圆角的命令对部分地方进行倒角,点击倒角命令,选择要倒角的边线,输入倒角半径为mm点击应用，如图-3所示。这样底座就画好了如图3-所示,保存文献到指定的文献夹就可以了,另一边的底座与这个底座同样因此直接在文献夹里复制粘贴重命名之后即可在olidWorks中打开。 图32-1 图3-2-2 图3-3 图32-4各连杆的绘制：和底座的绘制同样一方面点击凸台拉伸按钮，选择所要绘图的基准面,在弹出的草图绘制界面里绘制拉伸草图,退出草图后弹出的拉伸距离为m。连杆草图的草图分别如图3-2-和图-6所示。由于模型的对称分布，及尺寸相似，因

7、此模型的六个连杆只用画两个零件,在根据所需零件的个数复制粘贴即可连杆250mm的零件所需数量为连杆380m所需的数量为。 图-5 图3-2- 绘制好的连杆250mm和连杆380分别如下图3-2-7和3-2-8所示。 图3-2-7 图3-2-8各销钉的绘制： 各运动副的的连接是用销钉连接而够成的转动副,这里简化运动构造直接用圆柱表达销钉销钉的个数与尺寸分别为41mm，110mm，250m,350m。具体操作过程也相对简朴，由于底座和连杆的圆孔均为3m的圆因此这里的销钉,直接点击凸台拉伸命令，然后选择草图基准面,再运用草图里的绘制圆的命令绘制一种直径为0mm的圆,画好后退出草图，在弹出的凸台拉伸对

8、话框里输入销钉的长度即可，长度分别为1mm，190mm,250，0mm。绘制出的销钉如图-2-9所示 销钉11mm 销钉19mm 销钉25m 销钉0mm 图-2 液压缸缸体的绘制： 先运用凸台拉伸在前视图中绘制一种拉伸长度为0mm的圆柱体，拉伸草图的圆的直径为50m如图3-10所示,再运用圆顶将圆柱的一端顶部圆整为半球形，点击工具栏的圆顶选项,弹出圆顶对话框后选择需要圆顶的端面,再输入圆顶的大小为5点击回车后圆顶成果如图3-211所示,下一步就是绘制转动副处的圆孔,点击凸台拉伸,选择绘图平面为上视图,在距离未圆顶的一端为42m处画一种直径为0mm的圆如图3-1所示退出草图后拉伸的对话框里选择从

9、基准面拉伸方向为两侧对称长度为120mm如图313所示,再选择拉伸切除选项仍然用上视图为基准面绘制刚刚60的同心圆直径为30mm点击右上方的退出草图在弹出的拉伸切除的对话框里仍旧选择两侧对称切除深度为12m如图-14所示,再运用抽壳将液压缸的缸体抽出来,点击抽壳后，选择未圆顶的一端为抽空面，输入抽壳的厚度为10mm单击回车,但运动副处的圆柱并未被抽壳抽掉因此还需要用一种拉伸切除的命令将缸体内部的圆柱切除掉，切换到草图视图,点击转换实体引用选项选择切除后产生的圆再切换回特性操作界面选择拉伸切除输入切除深度为480mm点击回车得到缸体的零件图如图-215所示 图3-2- 图3-1 图3-2-12

10、图3-21 图3-14 图-15活塞杆的绘制:先绘制活塞杆的活塞外轮廓,选择凸台拉伸后，选择前视基准面，在草图中绘制一种直径为80mm的圆,退出草图后拉伸距离为50m,再在拉伸后圆柱的端面上，在运用凸台拉伸绘制一种直径为40m拉伸长度为300m的圆柱体,在拉伸之后的4m的圆柱的端面上运用凸台拉伸拉一种直径为5mm，拉伸长度为1mm的圆柱。这里为了以便就在50的端面上运用圆顶选项，输入距离为40mm。在圆顶之后的球形上运用拉伸切除绘制一种直径为3mm的圆孔。绘制好后如图-1所示 图316再对活塞杆的活塞部分切某些环形槽,切环形槽需要用到旋转切除,因此一方面我们要插入一种基准轴作为旋转的轴心线，把

11、鼠标放到左上角的SoliWrks处，待浮现工具条时，选择“插入参照几何基准轴”在弹出的对话框里选择活塞杆活塞部分的圆柱面点击拟定。然后选择旋转切除选项选择右视基准作为绘图的基准面，在活塞的头部绘制一种长方形，退出草图后，在弹出的选择切除对话框中选择插入的基准轴为轴线,选择绘制的长方形为切除图形,点击对话框上的小勾拟定,然后运用线性阵列进行阵列。点击线性阵列在弹出的对话框中选择方向为基准轴1,距离为15m，阵列个数为3个,要阵列的特性为旋转切除并勾选对话框选项里的几何阵列。如果要预览一下,可以勾选预览。看了效果还可以就点击绿色的小勾拟定。最后绘制好的活塞杆如图3-217所示 图3-217 飞机轮

12、胎的绘制： 前面诸多零件的绘制当中诸多措施都已经具体的说过了，这里某些具体的措施我就不说了。轮胎的绘制是先凸台拉伸一种直径为200mm高为60的圆柱如图-218，再运用拉伸切除在圆心出打一种30的孔，在对圆柱体端面的两天线到圆角，圆角半径为0mm再画一种如图-2-19的草图拉伸切除5m，再运用圆周阵列将拉伸切除的特性阵列为10个,阵列的途径为30的圆孔的圆,角度为3度，并勾选对话框里选项下的几何体阵列,如图32-20所示，再以圆柱的两端面的中间插入基准面，为镜像实体做准备。点击镜像镜像面为刚刚插入的基准面,镜像的特性为圆周阵列,勾选几何体阵列。点击小勾拟定后得到轮胎的零件图如图3-2 图3-2

13、8 图3-21 图3-2-20 图3-33零件的装配 先新建一种装配图,再插入绘制的底座零件作为固定的基准。再插入底座的另一半用面与面之间的平行关系将底座的左右两个部分对称布置并且两个对称的特性相距为销钉250mm的长度，再在底座的顶部的运动副中插入销钉350以圆柱面和孔面同心，圆柱端面和底座一侧面重叠进行配合。再插入活塞缸与销钉350m进行配合，配合的方式为孔面和圆柱面同心与底座测面与活塞缸运动副处的凸台圆面的距离,且距离为110m，再按照图纸的关系,将连杆互相配合好后，在分别插入各自的销钉,是所用的配合方式仍旧是圆柱面与孔面同心,和面与面之间的重叠,嘴和装配活塞杆和轮胎,活塞杆插入后直接用

14、空面与圆柱面冲和的装配方式，分别于液压缸和销钉20mm进行配合。而轮胎插入后与销钉10mm之间运用圆柱面与孔面的同心使轮胎的轴心与销钉的轴心共线后,在使用面与面之间的距离陪和方式,时轮胎居于销钉的正中间，由设计时的计算可知,轮胎端面与底座内部侧面的距离为。因此这里面与面之间的距离配合输入为3mm。装配好后就可得如图5-3-1所示的飞机起落架装配图4. 飞机起落架仿真与分析4.1运动图解的分析： 装配好的飞机起落架若想运动起来就得给系统添加动力元件。而飞机起落架的实际是一种液压系统控制液压缸油液的进出而带动活塞杆再带动连杆运动，但仿真不能作出液压的效果，因此简化后直接在活塞杆上加上一种线性马达模

15、拟其液压缸的运动效果。具体操作过程为在装配图的图纸里选择右下方的运动算例再将右下方的长方形里的对画框选项选为moti分析,在保证多种插件安装完毕之后，点击马达选项添加马达，在弹出的对话框里选择要添加马达的部位、方向,及马达的性质,这里加的是线性马达。并设立马达的参数如等速还是变速,我们这里简化为等速马达,为了以便观测我们把速度设为默认的1，固然飞机起落架的真实收放速度是不久的。设立好速度后模型中将浮现马达的符号，如图4-1所示 图1添加马达当模型可以正常运动之后,拖动时间条,并转动装配体到初始运动位置。我们这模拟的是飞机起落架的拿起，故其初始位置为轮胎垂直放下时,由于计算机功能不够强大,我们只

16、模拟的时间。如图4-所示 图-2 仅有运动还不够，还应当用ion分析功能，对运动过程中的位移、速度、加速度等计算分析产生图表出来,便于我们直观地进行分析和判断。这里活塞杆的线速度我们已经固定了,因此我们对活塞杆的角位移图像进行求解，以及拿起时轮胎的运动途径和轮胎的求解以及活塞缸与活塞杆之间的力的成果如下图表所示 图-活塞杆的角位移图-5飞机轮胎的运动途径图4-6活塞缸与活塞杆的作用力由于这里的线性马达速度是恒定的,因此杆件的角速度也是恒定的值，角加速度为0,因此这里我们不对速度与叫加速度进行分析。42有限元分析:飞机起落架是飞机落地时的重要承载部件。因此对材料的规定非常高一般的材料都不能满足，

17、我们这里有限元分析用的材料为合金钢,并只对受力比较大的活塞杆做了有限元分析。其分析成果图如图4-、4-8、9所示 图4-活塞杆安全系数图解 图-8活塞杆变形图解 图4活塞杆应力图解 由图解可以看出活塞杆圆柱面受弯曲的部分应力最大,材料的强度还达不到规定,安全系数也相对较低,因此应换更好的能抗弯的合金材料，设计的尺寸也存在不合理,应进一步优化。心得体会:在Slidorks这门软件的学习当中，我理解到了更多的三维实体建模措施。同步还学会了如何运用这门软件进行运动仿真。给自己做出的模型给以一定的实用性评价。在这个过程中查阅的资料也增长了自己的见闻，理解了飞机起落架在国内的某些行情。懂得了一种小小的起落架却关系着飞机的使用性能和乘客的安全,以及它对材料的高规定,甚至产生了专门研究它的学问。及它的有关信息与一般知识。并且学习这样软件自身就是一件不久乐的事，在这样软件的应用与学习中，我在对软件的熟悉的过程中也结识了更多的同窗，一起交流学习心得及使用技巧的同步,也加深了同窗与教师之间的感情。最重要的收获还是自己又多学会了一门三维绘图软件,为我后来出去工作打下了一定的基本。参照文献：张晋西，等. iors及OSMOSotio机械仿真设计M.北京:清华大学出版社，. 张忠将 Soliwor基本与应用精品教程.北京:机械工业出版社,.3机构运动仿真基本实例 清华大学出版社3 百度文库