《運動機構運動學和動力學仿真分析模型》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。

1、飛機內襟翼運動機構多體動力學仿真分析模型王慧喻天翔崔衛(wèi)民宋筆鋒（西北工業(yè)大學航空學院西安，710072）摘要：本文在LMSVirtual.LabMotion平臺上建立了幾種飛機內襟翼運動機構多體運動學和動力學仿真分析模式，通過對比全剛性體仿真模型、基于滑軌柔性體仿真模型、基于襟翼柔性體仿真模型以及滑軌和襟翼均為柔性體仿真模型的分析結果，意在說明對飛機內襟翼等大型復雜運動結構建立多體動力學仿真模型的流程及方法，為下一步進行大型復雜運動機構運動學及動力學可靠性的分析和探討提供計算仿真模型的依據。關鍵詞：內襟翼；多體動力學；仿真；VirtualMotion1、概述由于運動機構不

2、僅要承受和傳遞載荷，而且還必須完成相應的運動功能，使得機構可靠性問題更具有特殊性，研究難度更大，是目前機械可靠性領域的一個薄弱環(huán)節(jié)。一些大型復雜運動機構如襟縫翼運動機構、起落架收放機構等與飛機的安全性有著密切的關系，在其壽命周期內安全可靠地工作是飛機安全性分析與設計中必須要考慮的關鍵問題。對于大型飛機上的復雜運動機構，有著復雜載荷環(huán)境和結構特性，例如民機的襟翼與滑軌等的支撐機構都固定在機翼上，在飛行過程中，機翼、襟翼和滑軌的變形量都很大（特別對于大型飛機，例如伊爾76的翼尖的最大變形達到1m，某襟翼滑軌的最大變形達到20cm），因此，必須要考慮各種復雜的非線性因素、柔性因

3、素和邊界與結合部效應等因素，才能建立更符合工程實際的機構運動學和動力學計算機仿真模型。同時這也是大型復雜運動機構概率分析的基礎?；诖吮疚臄M針對某內襟翼運動機構，考慮其剛柔耦合特性，在LMSVirtual.Lab平臺上建立多體動力學運動學和動力學的仿真模型，通過探討對復雜運動機構的建模處理模式，為進一步進行復雜運動機構概率分析方法研究提供依據。2、內襟翼連接關系和邊界條件分析在LMSVirtual.LabMotion平臺上將內襟翼CATIACAD模型進行轉換，使得該模型包含多個part部分，重新裝配這些部件以便進行運動學及動力學仿真。這些部件分別為：滑輪架整體、滑軌和襟翼

4、整體、滑輪架上下各4個滾輪以及側面沿滑軌移動方向各1個滾輪。同時，為了更加合理的描述內襟翼的邊界條件，增加了螺旋作動器機構，該機構由絲杠和螺旋作動筒組成。在LMSVirtual.LabMotion平臺上給定各個部件的連接關系和邊界條件：1.機身與螺旋作動器機構1：螺旋作動器1通過一個轉動副（RevoluteJoint）鉸接在機身上。2.螺旋作動器機構1與滑軌和襟翼的接頭：將螺旋作動器機構1中的作動筒與滑軌和襟翼的接頭采用一個轉動副（RevoluteJoint）進行連接。在螺旋作動器機構內部，作動器通過一個旋轉副（RevoluteJoint）與絲杠進行連接；絲杠與作動筒之間

5、的連接采用轉動副（screwjiont），這樣，絲杠受到一個鉸鏈驅動使得作動筒向前運動，從而帶動滑軌運動。3.滑軌與滾輪：滑軌在運動過程中與滾輪產生接觸，針對不同的處理模型，滑軌與滾輪之間采用不同的接觸模型。4.滾輪與滑軌架：8個滾輪與滑軌架各自通過一個轉動副（RevoluteJoint）與滑軌架進行連接。每個滾輪在受到來自滑軌運動時產生的接觸力后能繞各自的轉動副發(fā)生轉動，滾輪的主要目的是為了保證滑軌的運動方向，滾輪之間的相互距離對滑軌的運動過程有一定影響，因此在模型中考慮滾輪間距的作用。5.滑軌架與機身：滑軌架固定了機身上，滑軌架部件的定義中Fixtoground設置為

6、true。6.滑軌與襟翼：滑軌與襟翼中間通過兩個接頭進行連接，在全剛體模型中，滑軌與襟翼視為一個part，但處理過程中將滑軌與襟翼進行分割，主要為了方便對滑軌和襟翼物理模型進行不同方式的處理，滑軌與襟翼之間采用固接（Bracketjoint）。7.機身與螺旋作動器機構2：如同螺旋作動器機構1，將螺旋作動器2通過一個轉動副（RevoluteJoint）鉸接在機身上。8.螺旋作動器機構2與襟翼：將螺旋作動器機構2中的作動筒與滑軌采用一個轉動副（RevoluteJoint）進行連接，螺旋作動器機構2的工作原理如機構1，通過絲桿運動驅動襟翼運動。9.襟翼與機身：襟翼通過一個轉動副

7、（RevoluteJoint）鉸接在機身上，飛機在飛行過程中，由于受到氣流等時變因素的影響，使得飛機襟翼位置也會隨時間發(fā)生變化，因此轉動副的位置在模擬過程中應該隨時間發(fā)生變化。在模擬過程中，整個襟翼運動機構的運動由絲杠的運動進行驅動，在運動過程中還受到絲杠摩擦力，滾輪和滑軌之間的接觸力，襟翼上的氣動力等力的作用。模型中的驅動設置采用JointPositionDriver對絲杠與螺旋作動器之間的轉動副施加驅動力，設置為勻速轉動，轉速120轉/分鐘，作動筒前進6mm/每轉。此外，絲杠摩擦力，滾輪和滑軌之間的接觸力，襟翼上的氣動力隨