A320主起落架收放原理分析及运动仿真

1、word分类号 V226.3 编 号 20090815022 U D C 621.8 密 级 公开 中国民航飞行学院毕业设计论文题 目 A320主起落架收放原理分析及运动仿真 Principle Analysis and Simulation of the Extension and Retraction of the A320 Landing Gears 作者姓名 专业名称 飞行器制造工程 指导教师姓名及职称 提交日期 2022年6月4日 辩论日期 2022年 6月7日 辩论委员会主任 评 阅 人 2013年6月4 日.wordA320主起落架收放原理分析及运动仿真学生： 指导教师：摘 要起

2、落架是飞机重要的结构之一，在飞机的起飞、着陆以及停放时发挥重要作用。起落架收放系统使得起落架在起飞和降落时能够将起落架收起和放下，有效地减少飞机飞行阻力，提高飞行效益，是起落架的重要功能之一。本文详细介绍了现代飞机起落架收放系统，并针对A320飞机主起落架收放进行了分析。应用PROE软件建立起落架的主要零部件并装配成系统再仿真起落架收放过程。根据运动原理设计起落架锁机构和收放作动筒运动参数，并且输出了需研究的仿真数据以及运动动画。以此为根底研究起落架收放系统的运动，并且详细分析了起落架收放过程中锁结构和收放作动筒之间的作动关系。 基于PROE软件建立起落架及模拟起落架收放运动，为起落架结构优化

3、和改型设计、收放运动性能分析奠定一定的技术根底，对起落架收放系统的学习有一定的参考价值。本文通过软件调试指出了下一步将要研究的方向，对于起落架收放系统的改良研究有一定的参考价值。关键词：起落架，收放，仿真.word Principle analysis and simulation of the extension and retraction of the A320 main landing gearsAbstract: The landing gear is one of the important structures of the plane, when the aircraft ta

4、keoff, landing and parking,it plays an important role.Landing gear system can make the gear up or down during take-off or landing , effectively reduce the flight resistance, improve the efficiency of the flight, is one of the important function of the landing gear. This paper introduces the modern a

5、ircraft landing gear system in detail,analyzes the extension and retraction of the A320 main landing gears.The main landing gear parts and assembling them into system was established by Pro/E software as well as simulation the process of landing gear extension and retraction. According to the princi

6、ple of motion design motion parameters of landing gears actuating cylinder and lock mechanism, and output the important simulation data and motion animation. Based on this research, analyzed in detail of the relationship between the closes lock structure and actuating cylinder in the process of gear

7、 system movement. Based on Pro/E software build landing gear and simulation its movement, lay a technical foundation for landing gear structure optimization and retrofit design, performance analysis and movement. It also has certain reference value for the study of landing gear system. Through the s

8、oftware debugging, this paper points out the next step of future research directions, improvements to the landing gear system release study has certain reference value.Key Words: landing gear , the extension and retraction, simulation.word目 录第1章 绪论11.1 论文背景11.2 起落架现代设计技术21.3 本文研究内容4第2章 起落架收放及运动分析52.

9、1 起落架简介52.2 起落架收放方式7 主起落架收放方式7 2.2.2 前、后起落架收放方式72.3 A320飞机起落架分析7 2.3.1 A320飞机起落架概述7 2.3.2 A320飞机起落架收放运动分析11 2.3.3 A320飞机起落架收放锁定分析13第3章 A320主起落架三维模型建造153.1 CAD/CAE技术153.2 Pro/ENGINEER简介163.3 起落架模型建造17 3.3.1 零件模型建造17 3.3.2 零件模型装配20第4章 A320主起落架收放运动仿真234.1 仿真参数设置234.2 仿真过程254.3 仿真结果分析28第5章 总结与心得305.1 论文

10、总结305.2 设计心得30致谢33参考文献34.word第1章 绪论 起落架是飞机重要的部件之一，在飞机的起飞、着陆等过程中发挥着至关重要的作用。现代飞机起落架大多数为可收放式起落架，在飞机起飞后收进舱内，以求减小飞机阻力，节省油耗。起落架能否有效收放关乎飞机飞行平安，具有重大的研究意义。1.1 论文背景为了减小飞行中的阻力，现代飞机的起落架通常是可收放的。即在起飞后，将起落架收入飞机内部机翼或机身内并关闭起落架舱；着陆前，再放下起落架，将之固定在一定的位置并可靠地锁住。主起落架收放的根本形式有沿翼展方向收放和沿翼弦方向收放两种，而前起落架一般沿机身方向顺风收起。收放任务由收放执行机构完成，

11、它的作用是按指定的运动形式，将起落架准确地收或放到飞机上的指定部位，收放机构一般采用四连杆机构1。在我国，飞机结构的合理性、平安性一直受到包括飞机行业政府部门、飞机生产企业和普通乘客在内的共同关注。一方面，政府部门制定了强制性的飞机设计平安法规；另一方面，广阔乘客在乘坐飞机时，将其平安性作为重点考虑的内容。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到飞机起飞、着陆性能的实现与飞行平安。由于现代飞机空地循环周期缩短，寿命期内地面运动距离增长，因而致使起落架结构所承受的动载荷较大，造成系统工作环境复杂，出现故障较多。在现代飞机起落架的各个工作部件中，收放机构在使

12、用中发生失效的概率是比拟高的。现代飞机起落架收放机构常见故障有：收放机构特别是连接部位出现疲劳裂纹；减震装置密封损坏而漏油泄气，使减震性能下降而载荷增大；收放机构变形过大导致卡阻；位置锁失效而无法上锁等等。例如：1998年9月10日。中国东方航空公司MD-11型2173号飞机在前起落架无法放下的情况下，在上海虹桥机场喷洒泡沫灭火剂的跑道上实施迫降，飞机损坏。经调查研究发现：因为收放机构中的构件损伤而导致起落架放不到位，致使飞机迫降事故发生的概率为34.4%2。另据资料统计，1993-2003年十年间，各类飞机因起落架系统故障引起的飞行不正常事件占不正常飞行事件总数的15%，而其中因起落架收放系

13、统故障引起的事故就占到了23%3。基于上述现状，进一步加深对起落架收放系统的研究显迫切而重要。1.2 起落架现代设计技术我国飞机起落架型号的研制，大多仍采用传统的仿制和测绘改型设计方法,尤其在收放系统设计中，干预、动力学分析等因素显得不太重要，因而根本不予考虑。近年来，伴随着我国新机种的设计，国内开始自行设计起落架系统，尤其是大型飞机的起落架系统。但目前起落架型号研制从设计、试验、定型，到通过试飞条件下的极其严格的考核，平均需五至十年，要经过许屡次设计修改循环，而目前美欧国家新型起落架型号平均只需二至三年，一种起落架改型甚至只要六个月就可根本完成，造成这种研制周期的差异的主要原因是国外普遍采用

14、了起落架现代设计技术。现代设计技术是由设计方法学、优化设计技术、有限元技术、控制技术、系统仿真技术及CAD技术等根底技术组成的。CAD技术经过了三十多年的开发，已越来越成熟,像CATIA、UG、PRO/E那样的大型集成CAD支撑系统已能实现三维造型、有限元分析、优化计算、绘图、数控加工编程一体化，使设计、分析、试验和制造的全过程中的所有工作能同时完成。根据国际权威人士对机械工程领域产品性能试验和研究开发手段的统计和预测，传统的机械系统实物试验研究方法，将在很大程度上会被迅速开展起来的计算机数字化仿真技术取代。起落架现代设计技术是以“起落架现代设计理论与现代设计方法(例如动态优化设计、有限元、仿

15、真、可靠性技术、控制技术等)为根底，以“计算机及CAD为工具，以“实现起落架设计自动化、优化起落架整体性能为目标的综合技术。 起落架的收放机构运动复杂，起落架的收放，上、下位锁开锁和上锁，舱门的翻开和关闭等均要正确匹配和协调，否那么将会发生飞行事故。 我国开展了与起落架现代设计技术密切相关的专题研究，并取得了一大批研究成果，其中有些到达世界先进水平，如变油孔双腔缓冲器设计技术，飞机前轮防摆技术，飞机地面运动动力学分析技术，长寿命、高可靠性起落架设计及寿命评估技术，起落架结构优化设计技术，起落架收放系统仿真分析技术，起落架主动控制技术等，这些成果局部地应用于型号研制中，并取得了一定效果。许多学者

16、与研究生在理论方面也开展了一系列研究工作。 起落架设计与评定技术指南 集中反响了我国近年来在起落架现代设计理论与方法方面的进展情况。但与国外相比，我国的大量研究成果是分散的，孤立的，没有作为模型、算法或程序模块集成于一套系统中，成为设计师的实用工具，更没有在高水平的硬件与软件平台上形成一套先进、实用、高效的起落架专业CAD/CAE软件系统，因而我国型号研制根本上仍是完全采用传统模式，费时、费力、耗资。国内起落架的研究软件主要有南京航空航天大学和西北工业大学共同开发的起落架设计分析软件系统LCAE，功能比拟强大，能进行结构布局设计、起落架机构运动分析或应力分析、有限元总体应力分析、变形及载荷分析

17、、缓冲性能分析、损伤绒线分析、及破坏危险性分析。可以实现图形及文本的前处理功能、后处理功能、分析程序的过程处理功能。另外还有南京理工大学和沈阳飞机研究所的起落架设计专家系统ALGDES，它能进行结构布局设计和强度分析、系统空间位置造型仿真机干预分析，它建立了起落架设计的知识表示形式和组织形式，即专家系统。北京航空航天大学和西北工业大学都做过起落架防滑刹车系统的机械装置和仿真软件。有人研究了飞机接地时所受到的加速度的计算方法6，介绍了最大过载对飞行、起落架和气动力参数的敏感性。从国外文献上来看，有的从动能的角度研究了起落架摆振，还有的对在各种条件下的起落架性能进行了仿真，主要是在载荷及变形方面给

18、予仿真。在起落架行业，国外在大力开展起落架理论与专题研究的根底上，开展和推广应用起落架现代设计技术。在与现代设计技术密切相关的起落架专业理论研究方面，国外从六十年代开始，己做了大量专题研究工作。如DAUTI等公司从六、七十年代起对起落架结构进行了大量实验与理论研究，在此根底上形成了一套行之有效的标准和方法。美国国家研究委员会(NRC)、朗利(Langly)研究所在七、八十代就已把有限元、模态分析技术、多体动力学和主动控制技术引入起落架问题研制中，提出了一系列新理论与分析方法。在可靠性方面，美、英、德等国的主要起落架生产厂商已分别拥有了自己的起落架可靠性设计体系，并应用于产品研制、生产中。这些起

19、落架专题研究提供的先进理论成果，为国外起落架现代设计技术的开发与应用提供了专业理论支撑。在综合运用起落架先进理论研究成果与一般现代设计技术研究成果的根底上，国外早己开发出了一整套成熟的起落架现代设计技术及相应的起落架专业CAD/CAE一体化软件工具，并已推广应用于起落架产品研制中，取得巨大效益。德国航空宇航研究院在研制起落架中就开发与运用了起落架动态仿真与优化CAD/CAE集成软件系统SIMPACK。在研制的初步阶段，根据起落架的设计要求，由起落架的模型库滑跑、刹车、牵引、转弯等方面的动态力学数学模型，用计算机精确地模拟起落架的上述性能(以往都是大量的试验来确定研制中的起落架的性能)，然后再对

20、一些主要部件进行最优设计。由于开发与应用了起落架现代设计技术，研制样品的费用与周期大为降低。意大利DAUTI公司70年代就已建立了起落架CAD/CAE系统，并应用于各种起落架产品研制中。从检索到的文献来看，在起落架仿真方面的研究主要都是集中在某一个机构或部件上的。比方缓冲器的缓冲性能分析、滑落摆振分析、防滑刹车的研究，但是在起落架一体化的运动特性仿真研究中，各个分布质量所受到的力、速度、加速度的大小等等动力学特性仿真研究却涉及的很少，而这些也是起落架整体特性的关键。有的虽然在起落架一体化仿真方面做过研究，但都仅限于结构布局设计，机构运动分析。1.3 研究内容内容本文首先介绍了可收放式起落架，并

21、介绍了起落架的各种收放形式，以空客A320为例，详细分析了起落架的收放原理。使用三维软件Pro/E制作出A320主起落架各个部件的三维模型，并组装成起落架的三维模型，进行主起落架运动仿真模拟。 其主要内容有： 1总结了起落架的各种结构形式及收放方式，针对A320飞机起落架的收放机构进行了功能原理和收放运动分析。 2介绍CAD/CAE技术，应用pro/E软件4建立了A320飞机主起落架的零部件的三维模型，并进行了装配。 3使用Pro/E软件中的“机构功能，对A320主起落架进行运动仿真。 4总结本文,详细介绍本次设计的心得。.word第2章 起落架收放运动分析2.1 起落架简介起落架是飞机的起飞

22、着陆装置，主要用于飞机的起飞、着陆、地面滑跑和地面停放。飞机在起飞滑跑、着陆接地和地面运动时会相对于地面产生不同程度的撞击，起落架应能承受并减缓这种撞击，从而减轻飞机受载。起落架还应使飞机在地面运动时具有良好的操纵性和稳定性。为了降低飞机在飞行时的阻力，起落架通常是可折叠收放的5。起落架的根本功能可归纳如下：1 支撑飞机机体，使之便于停放和运动。2 通过缓冲器吸收撞击能量。3 通过机轮刹车装置吸收水平方向能量。4 通过转弯操纵机构或者差动刹车控制飞机转弯和地面运动。5 减缓飞机滑跑时由于跑道不平导致的振动。其它功能有：为地面操纵(牵引、顶吊)提供附件，通过起落架测量飞机重量与重心，对飞机装载量

23、提供目测指示，通过折叠收放减低气动阻力，在起落架支柱上安装着陆灯，为驾驶员提供收放信号，为舱门机构提供连接凸耳等。总之，起落架的作用是在飞机着陆运动状态时吸收着陆能量、减缓滑行振动以便使乘员不感到不适。起落架在飞机上的分布形式一般有以下几种：前三点式、后三点式、自行车式和多点式。前三点式，起落架的两个支点主轮对称地安置在飞机重心后面，第三个支点前轮位于机身前部。具有前三点式的飞机，地面运动的稳定性好，前进时不会打转，易于转弯，起飞和着陆时失业好，所以目前大多数飞机为前三点式。后三点式，起落架的两个支点在飞机重心前面，第三个支点在飞机重心之后。此种方式的起落架构造简单，重量轻，但飞机的稳定性较差

24、，飞机容易打转。自行车式起落架的两组机轮分别安置在机身的下部、飞机的重心前后，另有两个辅助轮对称地装在左右机翼下。多点式起落架常用于一些重型飞机，如波音747,、空客A380等等，它由前起落架、两个机体起落架和两个机翼起落架构成。起落架的结构形式主要分以下几种6： 1构架式起落架 构架式起落架通过一套承力构架与机翼或机身连接。承力构架中的缓冲支柱及其他杆件都是相互铰接的，当起落架收到地面反作用力时，他们只承受拉伸或压缩的轴向力，不承受弯矩，因此结构重量较轻，构造较简单，在一些轻型低速飞机上采用得较多。但这种起落架的外廓尺寸大，很难收入飞机内部，因而它的开展受到限制，在高速飞机上已经不采用。 2

25、支柱套筒式起落架 支柱套筒式起落架是有外筒和活塞杆套接起来的缓冲支柱，机轮直接连接在支柱下端，支柱上段固定在机体骨架上。其承力支柱和缓冲器是一体。 支柱套筒式起落架比构架式起落架体积小，容易做出可收放的形式。但是这种起落架承受水平撞击时，缓冲支柱不能很好地起缓冲作用。因为当缓冲支柱受到正面来的水平撞击时，水平撞击力使支柱承受较大的弯矩，而不能很好地使支柱受到压缩。当缓冲支柱受到较大弯曲作用时，活塞杆和外筒接触点支点产生较大的摩擦力。这样不仅使缓冲支柱的密封装置磨损，产生漏油现象，而且它的工作性能也要受到影响。 现代飞机起落架一般都采用支柱套筒式起落架。本文在模拟的模型也是支柱套筒式起落架。 3

26、摇臂式起落架 摇臂式起落架的机轮通过一个摇臂悬挂在承力支柱和缓冲器下面。 当起落架承受水平和垂直撞击载荷时，都可以使缓冲器受到压缩，从而具有水平和垂直方向的缓冲效果。而传力过程中，缓冲器只承受轴向力，不承受弯曲作用。摇臂式起落架与支柱套筒式起落架相比拟，具有以下优点：缓冲器不受弯矩，只承受轴向力，所以密封性比拟好，不易漏油，摩擦力较小；吸收正面来的水平撞击载荷的性能较好等等。摇臂式起落架也有不少缺点。例如，构造比拟复杂，缓冲器及接头受力较大，重量一般较重。因此一般不易在重型飞机上使用。起落架的收放系统是起落架的重要系统之一，对起落架收放系统的要求是：起落架收放机构的时间应符合要求；保证起落架在

27、手上和放下时都能可靠地锁定，并能使驾驶员了解起落架的收放情况；收放机构必须协调工作，是起落架收放、锁和舱门等能按照一定的顺序工作。系统应在不平安着陆时间向机组发出警告；在正常收放系统故障时，应有应急放下系统。为防止飞机在地面上起落架被意外收起，系统应设置地面防止误起得平安措施。2.2 起落架收放方式飞行速度大于250km/h时的飞机在飞行中起落架要收起，这样可以大大降低飞机的迎风阻力，改善气动性能以及飞行性能。可收放起落架尽管增加了重量，使飞机的结构设计和使用复杂化了，但提高了飞行时的总效率。起落架的收放运动方式和起落架本身及其收放结构越简单，机翼、机身和起落架舱的承力型式也越简单，起落架要求

28、的收放空间就越小，收放起落架就能得到更多的效益。2.2.1.主起落架收放方式当主起落架固定在机翼上时，它可以沿展向或弦向收放。 1沿展向收起有以下几种方式：1 机轮往机身方向运动，这种方式常用于机翼根部结构高度可以容纳机轮的情况。2 机轮远离机身方向运动，这种方式适合小机轮起落架。当处于收上位置时，质量外移，使飞机的机动性能变坏。这种方式的收放机构也比其他方式要复杂，因此较少使用。3 机轮往机身方向运动并将机轮收入机身中，这种方式多用于下单翼飞机，更适合于带小车式的主起落架的收放。4 机轮往机身方向运动，将机轮收入机身中并使机轮转向，这种方式用在高速薄机翼飞机上，因为机轮放不进机翼中。由于带了

29、机轮转向机构，其结构较为复杂。 2沿弦向方向收起方式有两种:机轮向后运动和机轮向前运动。前、后起落架收放方式前、后起落架支柱通过机轮的向前和向后运动收入机身中，后支柱经常向后运动收入机身尾部整流罩中。在选择前起落架支柱收放方向时除了要考虑总体布局外，还必须考虑尽量减小飞机重心位置改变的要求。2.3 A320飞机起落架分析 A320飞机起落架概述 空客A320起落架，该起落架为常规前三点可收放式，由一个前起落架和两个主起落架组成。起落架可起降60000次。生命周期的耐久性设计参照于FAR和JAR(不考虑损伤容限)，主起落架的检修相隔时间是20000次着陆或者10年。起落架的操控由传感器和两套独立

30、的起落架控制单元电脑(LGCIU)电传操纵。 前起落架装有油液氮气式缓冲支柱和一对机轮。机轮为双轮连锁形式。为了改善飞机滑行时的灵活性，前起落架机轮是可操纵的。当起落架离开地面时，机轮在纠偏机构的作用下回到中立位置。每个主起落架装有油液氮气式缓冲支柱和一对机轮，其中每个机轮有一个液压刹车装置。前、主起落架的正常收放用液压系统进行，在飞行中均收到机身内7。如图2-1。前起落架主起落架液压操纵门齿轮传动门齿轮传动门液压操纵门图 2-1 A320飞机起落架总体布局外形空客A320飞机飞机起落架具有如下特点：1 常规前三点式起落架，直接作用式油气缓冲器。2 主起落架侧向收起，前起落架前向收起。3 两套

31、起落架交互式控制单元LGCIU的电传操纵。4 具有自由放下液压驱动应急弹下两种模式。5 对起落架的回收释放进行交互式使用。6 一套LGCIU系统失灵，另一套系统可切换控制。7 在速度高于260节时通过液压来自动使起落架降压以防止变速杆卡在中性位置。8 利用新型探测器来代替微型开关来进行位置传感。 左右轮距：7.59m，如图2-2。图2-2 主起落架左右轮距 前后轮距：11.04m，如图2-3。图2-3 A320飞机前后轮距 A320飞机起落架系统包括：1 两个主起落架和它们相应的舱门。2 一个前起落架和它相应的舱门。3 两个与起落架和它们的舱门相对应的收放系统。4 起落架机轮和它们相应的刹车系

32、统。5 一个前起落架转向系统。6 一个指示和警告系统。 飞机在地面上时由起落架支撑，由减震器吸收飞机的着陆和滑行相关载荷。在飞行过程中，起落架收入飞机腹部的起落架舱内。当起落架放下或者收入的时候其相关的舱门会关上以便使飞机保持较好的气动外形。 1主起落架和舱门主起落架的主作动筒由高强度钢(300M)锻造而成，侧撑杆和连杆锁的材质是轻铝(7010)，轮轴直接与拉杆相连，整体材料为300M，作防腐蚀处理。由两局部组成的侧撑杆使主起落架保持在放下的位置。连杆锁使侧撑杆稳定在下位锁的位置。每个主起落架包含一个装有减震器的主起落架支柱支柱内装有油气式减震器，采用双缸独立活塞，两个动态密封器(一个备用)安

33、装在主作动筒下方,缓冲液用的是MIL-H5606-B(空气3520)。一个缓冲器安装在扭矩杆中间，以减缓与吸收横向振动。起落架收入起落架舱内的可用空间。三个舱门关闭各自的主起落架舱空间图2-4。包括：1 一个液压操纵的主门。2 一个机械操纵的铰接门。3 一个主起落架支柱上的整流罩。固定整流罩铰接整流罩减摆器主起落架主舱门侧边支柱锁支柱图2-4 主起落架及舱门 2前起落架和舱门前起落架主作动筒和侧支柱上部的材质是轻铝(7010)，侧支柱下部和减震器使用的是高强度钢(300M)。轮轴直接与拉杆相连，整体材料为300M，防腐蚀处理。侧支柱和一个锁支柱将起落架支柱固定在放下的位置。支柱内装有单腔油气式

34、减震器，没有油氮别离活塞。减摆缓冲器由液压单独驱动，同时该液压作动器提供前轮转向时的驱动力，是起落架支柱内液压转向机构。前起落架向前收入机身的空间内。四个舱门和一个整流罩封闭前起落架舱空间图2-5。包括：1 两个液压操纵的前门。2 两个机械操纵的后门。3 一个固定在前起落架上的整流罩。支柱整流罩前起落架后门支柱锁支柱前门图2-5 前起落架及舱门2.3.2 A320飞机起落架收放运动分析 1主起落架收放运动在起飞过程中主起落架上的载荷逐渐减少。飞机起飞过程中，减震器会逐渐伸长，使得支柱轴向的长度增加。这使飞机在起飞过程中以大迎角滑行。当起落架要向上收起的时候，液压操纵门会翻开，以便起落架收入起落

35、架舱。下位锁作动筒将锁支柱解锁，主起落架作动筒将主起落架收入起落架舱。在起落架收回过程中，刹车/转向控制组件会自动地进行短时间的刹车,这样可以阻止刹车机轮在收入起落架舱前的旋转。在主起落架锁入主起落架舱之后，液压操纵门会关闭。起落架上位锁将起落架锁起，防止起落架意外放下。机身当起落架要放下的的时候，液压操纵门会先翻开。起落架上位锁翻开，收回的作动筒会伸展使起落架支柱放下伸出。侧边支柱和锁支柱会移到正中位置上面使起落架在放下位置锁住，下位锁锁定。在起落架放下之后门会关上。起落架放下之后减震器吸收着陆载荷。如图2-6所示：下位锁弹簧调节环牵引环扭力臂阻尼器减震支柱外筒锁支柱下位锁作动筒收放作动筒图

36、2-6主起落架收放示意图 2前起落架收放运动当起飞时前起落架机轮离开地面，减震器会伸长。支柱内的凸轮会确保机轮在正中位置。当减震器完全伸长，刹车/转向控制组件会防止转向机构的转向输出。当起落架要向上收起时，液压操纵门会先翻开。前起落架下位锁作动筒使锁支柱解锁。前起落架收回的时候阻力撑杆会折叠起来。当起落架支柱收回的时候，支柱上的轴联器会切断转向系统的液压源。当前起落架进入起落架舱的时候，反旋制动阀会阻止机轮的旋转。在起落架在舱内锁住后，液压操纵门会关上。如图2-7所示：前轮转弯制动器液压调节器下位锁弹簧转速传感器收放作动筒图2-7 前起落架收放示意图2.3.3 A320飞机起落架收放锁定分析收

37、放位置锁用来把起落架锁定在收上和放下位置，以防止起落架在飞行中自动放下受到撞击时自动收起。收放位置锁通常两种形式：挂钩式和撑杆式。 1挂钩式锁 挂钩式锁主要由锁钩、锁簧和锁滚轮或称锁扣组成。通常通过锁作动筒、摇臂及连杆作动。锁滚轮进入到锁构内即为入锁状态。当无液压时锁簧可保持其处于锁定状态。主起落架收上位置锁通常采用挂钩式锁机构。 有些飞机如A320的前起落架的上位锁也采用挂钩式锁，其锁扣位于上、下阻力杆之间的铰链处。2撑杆式锁 撑杆式锁由相互铰接的两段锁连杆和锁动作筒等组成，由锁动作筒作动。锁连杆与阻力杆前起落架或侧撑杆主起落架中央铰接点铰接。其锁定原理是：通过限制阻力杆前起落架和侧撑杆主起

38、落架的折叠或展开运动而使起落架锁定。当两段锁连杆运动到过中心位置时，在锁簧的作用下两段锁连杆形成一个刚性杆，像撑杆一样支撑住阻力杆或侧撑杆的铰链使其不能折叠，形成锁定状态。当无液压时，锁簧仍可保持其处于锁定状态。 有些飞机的前起落架只有一套撑杆式锁机构，一个锁动作筒作动，既可以作上位锁也可以作下位锁。这种类型的撑杆锁可以在水平和垂直方向到达过中心位置，从而将起落架锁定在放下位或收上位。 主起落架的上位锁和下位锁通常采用不同类型的锁机构，上位锁采用挂钩式锁，下位锁采用撑杆式锁。前起落架和主起落架的下位锁不便采用撑杆式锁机构。前起落架一般采用阻力杆锁，而主起落架一般采用侧撑杆锁，有些飞机的主起落架

39、在侧撑杆和阻力杆上都有撑杆锁，此种类型的起落架在收进过程中阻力杆和侧撑杆都可以折叠。A320主起落架放下时下位锁采用撑杆式锁，如图2-8所示：图2-8 主起落架锁定机构8 本次设计中，在收放运动结构外也参加锁定机构，使得运动仿真时更加真实。.word第3章 A320主起落架三维模型建造 CAD/CAE技术一目前比拟成熟的三维模型制造和仿真技术，通过三维软件创立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，即运动仿真。本设计中，使用Pro/E软件建造出A320主起落架各个零件的三维模型，并进行组装，构建出A320主起落架三维模型。3.1

40、 CAD/CAE技术随着科技的不断进步，制造业正向着数字化、全球化、网络化的方向开展，产品的生命周期越来越短，新产品的上市速度越来越快。计算机辅助设计/计算机辅助制造技术，即CAD/CAE技术，作为数字化技术的重要组成局部，是计算机技术在工程设计、仿真优化、制造加工等广阔领域中具有重大影响的革新技术9。CAD/CAE技术将计算机高速而精确的运算功能，大容量存储和处理数据的能力，丰富而灵活的图形、文字处理功能与设计者的创造性思维能力、综合分析及逻辑判断能力结合起来，形成一个设计者思想与计算机处理能力紧密结合的系统。CAD主要包括数据测量、几何建模、计算机分析、绘图及技术文档生成、工程数据库的管理

41、和共享等功能。CAE技术是利用计算机和技术的成果，建立被仿真系统的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。作为国民经济的根底，各个国家和地区一直很重视制造业的开展，CAD/CAE技术与制造业的结合使制造业发生了巨大的变革，也使制造业产生了良好的经济效益。目前，制造业企业精良的设备、优良的工作环境、优厚的待遇和高速增长的产值，不仅使其在该行业中所占比重、就业人数、社会奉献位居前列，还为制造业的新技术应用、新产品的开发和生产能力的提高提供了重要的物质根底，是现代经济不可缺少的战略性产业。三维CAD造型技术也称建模技术，它是CAD技术的核心。建模技术的研究、开展和应用，代表了CA

42、D技术的研究、开展和应用。从20世纪60年代至今，三维建模技术的开展经历了线框建模、曲面建模、实体建模、特征建模、参数化建模、变量化建模，以及当今正在研究的产品集成建模、行为建模等开展过程。三维CAD以三维造型设计为根底，只要形成了三维模型，各种二维视图唾手可得。三维CAD/CAE技术在产品的三维造型、虚拟状配、工程图生成、动态干预检验、机构运动分析和动态仿真、有限元分析等方面带来了革命性得突破，提高了设计效率和设计质量。 三维CAD/CAE技术主要包括以下内容：三维造型/三维设计、计算机辅助工程分析、机构运动分析/仿真、装配干预检验、三维转二维、图样档案管理等。利用这种全过程的三维CAD/C

43、AE系统完成设计以后，不仅使设计对象的几何形状和性能满足要求，而且使各方面的指标强度、刚度、重量和本钱等都到达最正确状态，这是计算机辅助设计和辅助工程分析的根本目的。三维CAD/CAE符合设计者的思维习惯，可以充分发挥设计者创造力和想象力。三维 CAD/CAE技术不仅解决了产品设计和工程图绘制的问题，更重要的是利用三维CAD/CAE技术实现产品的虚拟设计、运动仿真和优化设计，所生产的三维零件可以直接与CAE/CAM/CAPP等CIMS技术进行数据交换和衔接，是将来实现无图样生产的关键技术之一，是实现虚拟制造的重要手段。掌握三维CAD/CAE技术的使用，已经逐步同使用计算机进行文字处理一样，成为

44、产品开发、设计人员的一种根本技能。 CAD/CAE软件技术也在飞速开展，出现了很多软件产品，应用范围比拟广的有：Pro/ENGINEER、AutoCAD、CATIA、Unigraphics、SolidWorks、ANSYS、Mastercam等等。这些产品根据自身的开发档次及其适用度，满足了不同企业的需求。本次设计中，我们使用的为Pro/E WildFire5.0 软件。3.2 Pro/ENGINEER简介 Pro/EPro/Engineer操作软件是美国参数技术公司Parametric Technology Corporation，简称PTC的重要产品。在目前的三维造型软件领域中占有着重要地

45、位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。 Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决牲的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。本设计中主要使用到Pro/E软件中的建模和装配两个模块，前期使用建

46、模功能建立起落架零部件三维模型，然后装配成起落架三维模型，最后使用Pro/E中的机构功能，对起落架收放进行软件仿真。3.3 起落架模型建造 现实之中，起落架结构复杂，包括收放、锁定、刹车、转弯、减震等系统，难以全面地建造出模型。针对本设计研究课题，我们建造出A320主起落架收放系统的全部和锁定系统的局部即下位锁的主要零件，并组装成起落架三维模型。3.3.1 零件模型建造以A320主起落架为参考，结合维修手册10、IPC手册等工具，针对起落架收放系统进行选择性的简化，决定所需的根本零部件。由于A320起落架具体、真实的参数无法得知，本设计中零件建模为相比照例建造，比例参数从手册图形中测量得出。具

47、体零部件名称列表3.1如下：表 3.1主起落架零部件列表序号名称序号名称序号名称1固定桩2起落架外筒3作动筒内筒4作动筒外筒5起落架轮轴6机轮7上防扭臂8下防扭臂9后防扭臂10小撑杆11接头12侧支柱113侧支柱214锁支柱115锁支柱216锁接头17锁作动筒外筒18锁作动筒内筒在Pro/E三维建模环境下，进入零件设计模块，根据起落架各个组成局部图纸的设计要求，对各个构件进行建模。 建模时，通过草绘特征生成实体的方法，应用拉伸特征、旋转特征、扫描特征、混合特征、肋特征由草图经过拉伸、旋转、扫描、混合等操作方法生成实体。利用辅助工具建立基准特征，主要包括基准平面、基准轴、基准点、基准曲线、草绘基

48、准曲线和基准坐标系等特征。为建立三维实体提供三维方向的参照以及为后续的特征编辑提供参照。再而对特征进行编辑。使用特征编辑其中包括复制、阵列、镜像、重定义等操作队特征进行编辑。Pro/Engineer提供的多个高级特征来改变实体模型的外表形状，从而改变实体的形状。在实际装配过程中通常遇到零件在尺寸配合以及运动约束上的限制，需要对零件的尺寸进行更改。最后通过放置特征对零件经行倒角修饰。主要包括孔特征、圆角特征、倒角特征、抽壳特征和拔模特征。建造的起落架的零件如图3-1： 1.固定桩 2.起落架外筒 3.作动筒内筒 4.作动筒外筒 5.起落架轮轴 6.机轮 7.上防扭臂 8.下防扭臂 9.后防扭臂

49、10.小撑杆 11.接头 12.侧支柱1 13.侧支柱2 14.锁支柱1 15.锁支柱2 16.锁接头 17.锁作动筒外筒 18.锁作动筒内筒图3-1 主起落架零件图 3.3.2 零件模型装配A320主起落架零部件三维模型建立好后，在Pro/E中新建“组件asm0001文件，点击“装配按钮，分别将以上制作的零件模型参加组装环境中，并通过适宜的连接方式将零件顺序组装成构件，形成一个主起落架实体模型。在起落架收放系统的设计过程中，采用的是自下而上的装配方法。主要思路为在装配设计模块下依次导入设计好的各个零件，边导入边装配，通过添加装配约束将各个零部件组合成装配体。然而，虽然每个零件模型的建立都尽量

50、依据真实的尺寸和形状，在装配过程中还是可能会出现各类问题。比方可能由于尺寸不匹配导致的零件与零件之间发生干预，装配过程中还可能会出现其它问题如空间位置过约束引起的零件无法安装等，都要对零件进行重新设计、重新装配，出现问题再进行修改。如此重复下去，直到每个零件都符合要求。起落架模型详细装配过程主要分为三步： 1首先添加固定桩。由于实际中起落架收放是相对飞机机身来说运动的，所以飞机应为基准，本设计中固定桩代表飞机机身与起落架连接部位，设置为空间固定不动的。起落架收放时，围绕固定桩转动。 2添加各个零件，并相互连接。确定固定桩后，依次添加起落架外筒支柱、轮轴、机轮、各个防扭臂、小撑杆、收放作动筒外筒

51、和内筒、侧支柱、锁支柱、锁作动筒外筒和内筒等等。其中，收放作动筒、锁作动筒和起落架支柱与轮轴连接时为圆柱连接，使得外筒和内筒之间可以相对滑动；其余零件连接那么为销钉连接，使得各连接零件间可以相对转动。 3固定多余约束。上述连接好后，起落架模型建立，但模型中的多余约束存在，需要将收放作动筒外筒连接到新的固定桩上并且固定，起落架上侧支柱劲头也需要固定位置，从而使得起落架侧撑杆机构和锁机构能够在起落架收放时进行折叠运动。起落架装配时需要调节各个零件间的空间相对位置，使得相关机构处于同一平面内运动。装配完成后，可以使用Pro/E中的拖动功能来拖动模型中的各个零件进行运动，从而检验出连接是否正确。装配好

52、的起落架模型如图3-2所示：图3-2 A320主起落架装配图真实的起落架系统是一个很复杂的系统，在系统组成上还包括刹车/转向系统，收放系统，指示和报警系统等，出于简化的考虑，建模过程中并未建立这些系统的模型，实际上也不可能完全去模拟整个系统。所以上面只针对起落架的机械结构部件进行建模，起落架上的传感器、液压源、电子元器件等均未画出11。前起落架的锁结构比拟复杂，包含了传感器、弹簧、弹簧片等一系列部件，所以也没有画出。为了便于区分模型中各个部件之间的关系，在运动仿真中更好地观察，我们对起落架模型进行染色，给模型上不同零件添加不同的颜色。效果如图3-3：图3-3 A320主起落架效果图.word第4章 A320主起落架收放运动仿真起落架装各个部件装配时，根据起落架运动规律和各个部件间的关系，定义相关的运动副，其中包括旋转副、圆柱副、固定副和固定副等等。装配完成后，进入Pro/E机构仿真模块，可以看到起落架机构中各个运动副，如图4-1：图4-1 起落架完全装配完成和约束加载完成后 约束加载完成后，起落架模型自由度为3即DOF=3，分别为：起落架作动筒内、外筒间，锁作动筒内、外筒间和起落架外筒、轮轴间的轴向移动副。本设计中，起落架收放模拟涉及前两个作动筒间运动，需要定义两个驱动来完成起落架收放运动仿真。4.1 仿