毕业设计（论文）-飞机起落架的结构设计与仿真

1、摘 要飞机的起落架都由固定的支架和机轮组成，为减小飞行阻力，节约燃料提升飞行时间，提升飞机的气动性能，因此需设计可收放的起落架，当飞机在空中飞行时就将起落架收到机翼或机身之内，以获得良好的气动性能，飞机着陆时再将起落架放下来。然而由于飞机的飞行速度快，降落时安全系数要求高，因此对于起落架的设计，尤其是其收放性能的设计尤为重要，十分关键。可以说起落架的可靠性关系到整个飞机人员的生命健康。因此在起落架设计过程中既要保证飞机的轻量化，又要保证其可靠性。本设计主要通过查阅资料，了解起落架的工作原理及结构，对飞机的起落架进行结构设计。并绘制二维图，建立三维模型完成动画仿真。同时对起落架的工艺及材料进行分析，对整理零部件的装配工艺进行设计，保证整体起落架机构的可靠性。关键词： 起落架； 动画仿真； 结构工艺； 可靠性；全套图纸加扣3012250582ABSTRACTThe landing gear of an aircraft is composed of fixed brackets and wheels. In order to reduce flight resistance, save f

2、uel, 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 particula

3、rly 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

4、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 录第一章 起落架的发展和概述61.1 起落架的发展过程61.2 起落架的概述61.3 起落架的分类71.3.1前三点式起落架71.3.2后三点式起落架81.3.3自行车式起落架91.3.4多支点式起落架9第二章 起落架的总体设计要求92.1起落架的功用102.2 飞机起落架的组成：102.3 起落架的设计要求102.3.1一

5、般设计要求102.3.2 自身性能要求112.4 减震器的性能112.5 收放系统112.6 制动系统122.7 起落架的结构形式12第三章 起落架主要零部件的设计143.1 减震器的设计143.1.1 减震器的设计要求153.1.2 起落架的功能要求153.1.3 减震器的分类153.1.4 减震器的特性系数173.2 收放系统的设计183.2.1收放形式183.2.2 收放系统的要求183.2.3收放系统工作过程183.3轮胎的设计193.3.1机轮的主要形式193.3.2 轮胎的结构203.3.3轮胎的养护20第四章 起落架的工艺设计214.1 零部件加工工艺设计214.1.1零件毛坯的工艺性分析214.1.2机床的选择224.1.3 加工顺序的安排224.2 装配工艺设计234.2.1 装配要求234.2.2作动筒的装配244.2.3 轮胎的装配24第五章 三维建模及动画仿真255.1 三维设计简介255.2 参数化建模255.3 动画仿真27总 结27致 谢28参考文献28第一章 起落架的发展和概述1.1 起落架的发展过程在过去，由于飞机的飞行速度低，对飞机气动外形的要求不十

6、分严格，因此飞机的起落架都由固定的支架和机轮组成，这样对制造来说不需要有很高的技术。当飞机在空中飞行时，起落架仍然暴露在机身之外。随着飞机飞行速度的不断提高，飞机很快就跨越了音速的障碍，由于飞行的阻力随着飞行速度的增加而急剧增加，这时，暴露在外的起落架就严重影响了飞机的气动性能，阻碍了飞行速度的进一步提高。因此，人们便设计出了可收放的起落架，当飞机在空中飞行时就将起落架收到机翼或机身之内，以获得良好的气动性能，飞机着陆时再将起落架放下来。然而，有得必有失，这样做的不足之处是由于起落架增加了复杂的收放系统，使得飞机的总重增加。但总的说来是得大于失，因此现代飞机不论是军用飞机还是民航飞机，它们的起落架绝大部分都是可以收放的，只有一小部分超轻型飞机仍然采用固定形式的起落架。1.2 起落架的概述起落架是飞机起飞、着陆、滑跑、地面移动和停放所必须的支撑系统，是飞机的重要部件之一，其工作性能的好坏及可靠性直接影响飞机的使用和安全。通常起落架的质量月占飞机正常起飞总重量的4%6%，占结构质量的10%15%。飞机上安装起落架要达到两个目的：一是吸收并耗散飞机与地面的冲击能量和飞机水平能力；二是保证飞机

7、能够自如二又稳定地完成在地面上的各种动作。为适应飞机在起飞、着陆滑跑和地面滑行的过程中支撑飞机重力，同时吸收飞机在滑行和着陆时震动和冲击载荷，并且承受相应的载荷，起落架的最下端装有带充气轮胎的机轮。为了缩短着陆滑跑距离，机轮上装有刹车或自动刹车装置。此外还包括承力支柱、减震器（常用承力支柱作为减震器外筒）、收放机构、前轮减摆器和转弯操纵机构等。承力支柱将机轮和减震器连接在机体上，并将着陆和滑行中的撞击载荷传递给机体。前轮减摆器用于消除高速滑行中前轮的摆振。前轮转弯操纵机构可以增加飞机地面转弯的灵活性。对于在雪地和冰上起落的飞机，起落架上的机轮用滑橇代替。1.3 起落架的分类1.3.1前三点式起落架飞机上使用最多的是前三点式起落架前轮在机头下面远离飞机重心处，可避免飞机刹车时出现“拿大顶”的危险。两个主轮左右对称地布置在重心稍后处，左右主轮有一定距离可保证飞机在地面滑行时不致倾倒。飞机在地面滑行和停放时，机身地板基本处于水平位置，便于旅客登机和货物装卸。重型飞机用增加机轮和支点数目的方法减低轮胎对跑道的压力，以改善飞机在前线土跑道上的起降滑行能力,例如美国军用运输机C-5A，起飞重量达3

8、48吨，仅主轮就有24个,采用4个并列的多轮式车架（每个车架上有6个机轮），构成4个并列主支点。加上前支点共有5个支点,但仍然具有前三点式起落架的性质。优点：（1）着陆简单，安全可靠。若着陆时的实际速度大于规定值，则在主轮接地时，作用在主轮的撞击力使迎角急剧减小，因而不可能产生象后三点式起落架那样的“跳跃”现象。（2）具有良好的方向稳定性，侧风着陆时较安全。地面滑行时，操纵转弯较灵活。（3）无倒立危险，因而允许强烈制动，因此，可以减小着陆后的滑跑距离。（4）因在停机、起、落滑跑时，飞机机身处于水平或接近水平的状态，因而向下的视界较好，同时喷气式飞机上的发动机排出的燃气不会直接喷向跑道，因而对跑道的影响较小。缺点：（1）前起落架的安排较困难，尤其是对单发动机的飞机，机身前部剩余的空间很小。（2）前起落架承受的载荷大、尺寸大、构造复杂，因而质量大。（3）着陆滑跑时处于小迎角状态，因而不能充分利用空气阻力进行制动。在不平坦的跑道上滑行时，超越障碍(沟渠、土堆等)的能力也比较差。（4）前轮会产生摆振现象，因此需要有防止摆震的设备和措施，这又增加了前轮的复杂程度和重量。 尽管如此，由于现代飞机的

9、着陆速度较大，并且保证着陆时的安全成为考虑确定起落架形式的首要决定因素，而前三点式在这方面与后三点式相比有着明显的优势，因而得到最广泛的应用。 1.3.2后三点式起落架早期在螺旋桨飞机上广泛采用后三点式起落架，其特点是两个主轮在重心稍前处，尾轮在机身尾部离重心较远。后三点起落架重量比前三点轻，但是地面转弯不够灵活，刹车过猛时飞机有“拿大顶”的危险，现代飞机已很少采用。优点：（1）一是在飞机上易于装置尾轮。与前轮相比，尾轮结构简单，尺寸、质量都较小；（2）二是正常着陆时，三个机轮同时触地，这就意味着飞机在飘落(着陆过程的第四阶段)时的姿态与地面滑跑、停机时的姿态相同。也就是说，地面滑跑时具有较大的迎角，因此，可以利用较大的飞机阻力来进行减速，从而可以减小着陆时和滑跑距离。因此，早期的飞机大部分都是后三点式起落架布置形式。 缺点：（1）在大速度滑跑时，遇到前方撞击或强烈制动，容易发生倒立现象(俗称拿大顶)。因此为了防止倒立，后三点式起落架不允许强烈制动，因而使着陆后的滑跑距离有所增加。 （2）如着陆时的实际速度大于规定值，则容易发生“跳跃”现象。因为在这种情况下，飞机接地时的实际迎角将小于规定值，使机尾抬起，只是主轮接地。接地瞬间，作用在主轮的撞击力将产生抬头力矩，使迎角增大，由于此时飞机的实际速度大于规定值，导致升力大于飞机重力而使飞机重新升起。以后由丁速度很快地减小而使飞机再次飘落。这种飞机不断升起飘落的现象，就称为“跳跃”。如果飞机着陆时的实际速度远大于规定值，则跳跃高度可能很高，飞机从该高度下落，就有可能使飞机损坏。 （3）在起飞、降落滑跑时是不稳定的。如过在滑跑过程中，某些干扰(侧风或由于 路面不平，使两边机轮的阻力不相等)使飞机相对其轴线转过一定角度，这时在支柱上形成的摩擦力将产生相对

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