【word】 基于SolidWorks的无杆飞机牵引车驱动桥结构设计仿真分析

【word】 基于SolidWorks的无杆飞机牵引车驱动桥结构仿真 基于SolidWorks的无杆飞机牵引车驱动桥 结构设计仿真分析 第27卷第2期 2010年2月 机械设计 JOURNALOFMACHINEDESIGN V0l_27No.2 Feb.2010 基于SolidWorks的无杆飞机牵引车驱动桥 结构设计仿真分析 毛小馨,刘贵明 (1.天津赛象科技股份有限公司,天津300384;2.中国民航大学自动化学院,天津3【x】30o) 摘要:目前飞机牵引车是机场主要地面设备之一,其可靠性要求比较高.由于无杆牵引车的工作方式是抱住飞机的 前起落架,承受飞机的前轮负载,因此包括驱动桥在内的结构件受到了较大的载荷.文中利用SolidWorks软件建立驱动 桥的模型,采用SolidWorks自带的插件CosmosWorks对驱动桥进行受力和疲劳分析,得到其最大变形和最大应力.据此 可对驱动桥进行强度校核,结构改进及优化设计. 关键词:牵引车;驱动桥;SolidWorks;CosmosWorks 中图分类号:U270.3文献标识码:A文章编号:1001—2354(2010)02—0067—04 飞机牵引车是空港主要地面设备之一.近年来, 国内外航空界相继研制出一种无杆式牵引车,即在牵 引飞机时不用牵引杆而是用一种夹持一提升机构将飞 机前起落架夹持并提升离地,牵引行驶.这种无杆牵 引车的优点是:取消了牵引杆,有效地减轻了自身重 力,节省了牵引飞机所需要的时间和油料消耗,节省顶 推飞机的时间,从而带来了节能效益.因无杆牵引车 抱住了前起落架,承受飞机的前轮负载,所以无杆式牵 引车的驱动桥要承受较大的载荷.基于对驱动桥可靠 性的要求,文中运用快速有限元仿真软件Cosmo. sWorks对其结构进行静态仿真分析,通过对参数的优 化,为无杆牵引车驱动桥设计提供可靠的分析数据. 1分析 1.1建模,分析工具的介绍 SolidWorks作为目前第一主流的三维机械CAD 软件之一,其工程分析是通过CosmosXpress或Cosmo. sWorks进行的.CosmosXpress适合于单个零件的工程 分析,而CosmosWorks则适合于零部件或产品的工程 分析,其功能更为强大.文中利用CosmosWorks进行 车桥结构的工程分析.Cosmos/Works是完全整合在 SolidWorks中设计分析系统的,提供压力,频率,约束, 热量和优化分析,为设计工程师在SolidWorks的环境 下,提供比较完整的分析手段.凭借先进的快速有限 元技术(FFE),工程师能非常迅速地实现对大规模的 复杂设计的分析和验证,并且获得修正和优化设计所 需的必要信息.分析的模型,结果和SolidWorks共享 一 个数据库,这意味着设计与分析数据将没有繁琐的 双向转换操作,分析也因而与计量单位无关.在几何 模型上,可以直接定义载荷和边界条件,如同生成几何 特征,设计的数据库也会相应地自动更新.计算结果 也可以直观地显示在SolidWorks精确的设计模型上. 这样的环境操作简单,节省时间,且硬盘空间资源要求 很小. 1.2分析方法的确定 车桥的受力并不复杂,主要是根据分析结果的对 比,为新车桥的结构设计提供可靠的依据.因此,确定 其分析方案流程如图1所示. 图1分析方案流程图 2基于SolidWorks软件的 有限元模型建立 2.1无杆式飞机牵引车驱动桥几何模型的建立 根据驱动桥结构特点,通过SolodWorks进行建模, 车桥结构为焊接结构,建模在焊接条件下进行,可以使 车桥的分析更加接近实际情况.并且根据车桥的受力 女收稿日期:2009—07—25:修订日期:2009—09—13 作者简介:毛小馨(1957一),女,浙江宁波人,高级工程师,专业方向:机 械设备及专用设备设计. 毛小馨,等:基于SolidWorks的无杆飞机牵引车驱动桥结构设计仿真 分析 础上只增加其长度,会使其强度降低.为了不但能使 新的车桥能满足跨度要求,而且强度要进一步提高,在 原车桥的基础上进行了多处修改,并通过Cosmo. sWorks进行应力分析比较,得出一种比较理想的改进 方案.为新车桥的结构设计提供了比较好的依据. 新的车桥除了跨度加大之外,其转向节臂和桥身 做了适当的修改,通过增大过度圆弧使应力集中得到 了很好的扩散,极大消除了应力集中带来的影响.并 且增加了桥身所用钢板的厚度.图6是对新车桥结构 的分析结果. (a)应力 ?强sm) i冀l74e一 ??一m一 ?一一 l6e0h一 3494e- (b)位移 图6新车桥分析结果 由分析结果可以看出,新车桥最大应力为103 MPa,比原车桥有明显改善. 在此基础上对车桥进行了疲劳分析,可以得出车桥 的安全系数.图7给出了原车桥与新车桥安全系数. 々 逡 (b)新车桥 图7安全系数图解 由图7可以看出安全系数由原来的1.53增加到 现在的3.27,进一步提高了车桥的可靠性.进而可以 使整车的安全性得到了提高. 通过分析可以看出,新车桥的各方面性能要优于 原车桥,原车桥已在实际中应用,因此新车桥的分析数 据对于实际的生产具有很好的参考价值. 5结论 通过运用SolidWorks对无杆牵引车的车桥建模, 并利用CosmosWorks对其进行结构有限元仿真分析研 究,可以看出运用SolidWorks及其插件可以方便地查 看结构存在的问题,并快速作出改进.通过对参数的 优化,为无杆牵引车驱动桥设计提供了可靠的分析数 据和基础,实现了其受力的仿真优化,最终获得整体结 构比较理想的设计参数. 参考文献 [1]赵经文,王宏钰.结构有限元分析[M].哈尔滨:哈尔滨工业大 学出版社,1988. [2]陈家瑞.汽车构造[M].北京:机械工业出版社,2001. [3]SolidWorks公司.Cosmos基础教程[M].2007版.杭州新迪数字 工程系统有限公司,译.北京:机械工业出版社,2007. [4]SolidWorks公司.SolidWorks高级教程:高级零件[M].2007版. 叶修梓,陈超祥,杭州新迪数字工程系统有限公司,译.北京:机 械工业出版社,2007. Structuraldesignandsimulativeanalysisondriveaxleof rod-lessairplanetractorbasedonSolidWorks MAOXiao-xin.LIUGlli-ming (1.TianjinSaixiangScienceandTechnologyCo.,Ltd,Tian? jin300384,China;2.ChinaCivilAviationUniversity,Tianjin 300300,China) Abstract:Atpresenttheairplanetractorisoneofthemain devicesoftheairportgroundequipments,anditsreliabilityrequire— mentsisratherhi【gh.Onaccountoftheworkingmannerofrod—less 4444444444430 ?爨缝一一一 撼一套0一隧? 6bB56:;#0 n0$O00000000 ?三i?蛳m 第27卷第2期 2010年2月 机械设计 JOURNALOFMACHINEDESIGN VoI.27No.2 Feb.2O1O 基于TRIZ理论的抽油烟机叶片清理机的设计 赵燕江,张永德,邹赫莉 (1.哈尔滨理工大学智能机械研究所,黑龙江哈尔滨150080; 2.哈尔滨光宇蓄电池股份有限公司包装结构设计,黑龙江哈尔滨150000) 摘要:针对抽油烟机及复杂叶片难以清理的现状,基于优化设计和TRIZ理论设计了一种抽油烟机叶片清理机.采 用模块化设计,主要包括传动模块和清理模块,对于每个模块都进行 了创新设计,制作了模型.对清理机的运动状态进 行了分析.结果证明刷头的运动轨迹与叶片吻合性好,清理更有效.并 在此基础上,根据TRIZ理论,对清理机模型提出 了一些改进方案. 关键词:创新设计;TRIZ理论;抽油烟机;叶片清理 中图分类号:TH122文献标识码:A文章编号:10ol一 2354(2010)02—0070—04 家庭厨房油烟机,排风扇,灶具等长年油腻不堪, 不仅有碍于厨房内卫生,凝结在叶轮等部位的油垢还 会影响抽油烟机的正常使用.由于油垢粘性大,用常 规清洁剂清洁十分困难,费时费力,价格昂贵,是一件 令人们头痛的事情. 目前,国内唯一一家抽油烟机清理机是利用高 压高温的蒸汽快速分解清洗抽油烟机外部和内部的 顽固性油污.文中介绍一种利用机械来实现复杂曲 面擦洗的清理机,结合清洁剂或蒸汽喷射装置效果 会更佳. 1TRIZ理论 TRIZ是俄文”发明问题解决理论”的词头,是由前 苏联发明家CSAhshuller领导的研究机构分析了世界 近250万件高水平的发明专利,并综合多学科领域的 原理和法则形成的综合性理论体系.TRIZ被认为是 目前最全面系统地论述发明创造,实现技术创新的新 理论HJ.运用这一理论,可大大加快人们创造发明 的进程,而且能得到高质量的创新产品. TRIZ是一种建立在技术系统演变规律基础上的 问题解决系统.技术系统演变的8个模式,39个通用 工程参数,40条发明原理,39×39冲突解决矩阵,76 个标准解,发明问题解决算法(ARIZ)及工程知识效 应库等构成了TRIZ的理论与方法体系-s]. TRIZ认为产品进化过程就是不断解决产品所存 在冲突的过程,设计人员在设计过程中不断地发现并 解决冲突,是推动其向理想化方向进化的动力一’J. 技术冲突是典型的工程妥协问题,即当提高系统某一 技术特性(参数)时,另一特性(参数)会恶化.TRIZ 创新原理的核心就是解决技术系统中存在的冲突,冲 突解决矩阵是解决技术冲突的有效工具.它是由 TRIZ研究者通过专利分析确定的39个通用工程参数 和40条发明原理及其它们之间的对应关系组 成的_9]. 利用冲突解决矩阵解决问题的过程如图1所示. 首先把特定技术的问题抽象成为标准问题或一般问 题,找到技术冲突,用39个工程参数描述这些技术冲 突;然后查找冲突解决矩阵得到可用的发明原理,得到 一 般问题的解;最后再由发明原理和相关发明专利的 启发,通过设计者的经验和灵感最终得到特定问题的 具体工程解决方案. tractoristoclaspingtheairplanefrontlandinggearandenduringthe loadofairplanefrontwheel,thereforethestructuralmembersthat includingthedriveaxleintemallywouldreceiveratherbigloading. Utilizingsolidworkssoftwaretobuildthedriveaxlemodel,adopting theSotidWorksself-bringingplug?-incomponentcosmosworkstocar?- ryingoutforcebearingandfatigueanalysisSOastoobtainthemaxi— mumdeformationandthem~imumstress.He.byitispossibleto carryingoutdriveaxlestresschecking,structureimprovementand optimizationdesign. Keywords:tractor;driveaxle;solidworks;cosmosworks Fig7Tab1Ref4”JixieSheji”9112 }收稿日期:2oo8一l2—17;修订日期:2009—08—0l 基金项目:国家自然科学基金资助项目(E50575062) 作者简介:赵燕江(t979一),男,黑龙江木兰人,助教,博士研究生,主要 从事医用机器人和多指灵巧手的研究,发论文6篇,专利3项.