All-Electric Aircraft Nose Wheel Steering System with Two Worm Gears

As all-electric aircraft has many advantages,an aircraft nose wheel steering system would be developed to the all-electric direction.Concerning the control demand of the nose wheel steering system,based on the basic principles of nose wheel steering system and the design technique of mechanotronics,an all-electric aircraft nose wheel steering system,composed of a nose wheel steering mechanism of two worm gear and a control servo system of fly-by-wire with both steering and anti-shimmy functions is designed to meet the demand for operation control in the nose wheel steering system.Then,based on the LMS-AMESim software,the simulation model of the system is established to simulate the dynamics for the verification of its steering function.The simulation results indicate that the nose wheel steering system is reasonable,and can meet the requirements of the general project.Furthermore,the prototypes of the steering mechanism and control system are studied to validate the design,and the steering test bench is prepared to test the designed system.The test results,such as steer angle,rotate speed of motor are analyzed in details and compared with the theoretical results.The analysis and comparison results show that the design is reasonable and the property of the prototype can achieve the design objectives.

前轮转弯控制活门测试系统设计

提出了一种接口丰富、可重构扩展的单元化通用前轮转弯控制活门测试系统设计方案。依据前轮转弯控制活门的性能要求,引入单元化设计方法,详细描述了前轮转弯控制活门测试系统及电控系统的设计过程。该测试系统容错能力强,通用性好,操作简单,具有良好的可扩展性,实现了对前轮转弯控制活门的快速和自动化测试,对提高液压附件地面检测设备的可靠性和可维修性有重要的意义。

基于NURBS的固定辙叉心轨廓形参数化设计方法

为实现固定辙叉心轨廓形参数化设计,基于非均匀有理B样条(NURBS)理论,提出一种考虑固定辙叉心轨廓形几何特征的参数化设计方法。以60 kg/m钢轨12号固定辙叉为例,选取心轨关键控制参数轨顶横坡和复合圆弧段比例系数对心轨廓形进行方案设计,分析轨顶横坡和复合圆弧段比例系数对心轨廓形变化的影响权重;分析各方案下结构不平顺、轮轨接触点分布、轮对侧滚角以及滚动圆半径差等接触几何关系指标变化规律。研究结果表明:复合圆弧段比例系数对心轨粗壮度影响较大;随着心轨顶宽增加,轨顶横坡对心轨廓形影响权重逐渐增加;轨顶横坡越大,心轨轮载过渡范围逐渐后移,对心轨承力有利;当轨顶横坡为1/10,复合圆弧段比例系数为1/3(方案4)时,竖横向不平顺相对于各方案最小值增大2.06%和1.61%,但轮载过渡位置在距心轨理论尖端330~335 mm范围内,心轨承载断面宽度最大;复合圆弧段比例系数对滚动圆半径差和轮对侧滚角变化影响权重较轨顶横坡大,在横移量-8~+4 mm范围内,随着心轨顶宽增加,方案4中滚动圆半径差和轮对侧滚角最小。综合考虑各方案轮轨接触几何参数变化规律可知,方案4廓形参数选取较为合理。该方法可使心轨廓形设计更具有针对性和可预测性。

基于垂向自平衡加载的飞机前起落架静强度试验设计

采用倒装工装假轮加载的试验方法对某型飞机前起落架进行了静强度试验设计,针对垂向载荷力线因试验件在加载过程中产生形变而发生垂直度改变的问题,提出了一种垂向自平衡的载荷施加方法,并进行了试验验证。试验结果表明,该试验设计方法满足某型飞机前起落架的静强度试验要求,通过自平衡的垂向加载方法,实现了垂向载荷力线在试验过程中始终保持垂向的试验目的。

无人机滑跑线性化建模与增益调节纠偏控制

由于无人机的三轮滑跑阶段是整个飞行过程最容易出问题的环节,本文对前三点式无人机地面滑跑进行建模并研究了前轮转向纠偏控制方法。首先,分析了无人机三轮滑跑阶段的受力情况;考虑发动机扭矩、推力偏心及停机角对模型的影响,建立了无人机地面三轮滑跑非线性数学模型;然后,利用小扰动原理在合理简化的前提下将非线性模型线性化,分别推导了前轮转角为输入,偏航角速度、偏航角、侧偏距为输出的传递函数,设计了三回路增益调节前轮转向纠偏控制律;最后,通过滑跑试验进行了验证。试验结果表明:在初始航向偏差为3°,初始侧向位置偏差为0.2m的情况下,无人机由静止滑行至速度为32m/s过程中的最大侧偏距为0.3m,最大偏航角为4.5°,并且对不大于4.6m/s的侧风干扰有较好的抑制作用,对跑道路况、轮胎侧偏刚度及轮胎弹性等不确定因素的影响有较好的鲁棒性。该设计已成功应用于某无人机。

飞机操纵前轮转弯运动的数学模型及数值仿真

对于飞机滑跑时的操纵前轮转弯运动，本文建立了包括飞机整体运动和前轮转向运动的数学模型，用牛顿－欧拉法导出了非线性运动微分方程组，并求出数值解。在一定限制条件下计算出飞机前轮的最大转向角和飞机的动态响应曲线及其重心的运动轨迹。

大型民机双作动筒式前轮转弯操纵系统设计与仿真分析

为了提高飞机起降性能,当前飞机起落架逐步发展为采用电传操纵技术。而为了满足对低速大转角机动和大转弯力矩的要求,现代大部分大型民机都装配了双作动筒式前轮转弯系统。本文以大型民机的双作动筒式电传前轮转弯操纵系统为研究对象,针对双作动筒式前轮转弯机构设计一种随动转阀式换向阀,以满足其在死点位置时液压源换向的要求;随后基于双作动筒式前轮转弯系统对操纵控制的要求,设计了集手轮低速大角度转弯、脚蹬快速小角度转弯以及减摆功能于一体的飞机前轮操纵电液伺服系统,并建立仿真模型,进行动态仿真分析,以检验系统的各项功能。仿真结果表明,系统能够满足工程使用的要求。

飞机前轮转弯机构寿命试验测控系统设计

为了测试飞机前起落架机轮转弯机构的寿命和性能,往往需要对其进行重复性的转弯加载试验,针对这一要求,设计了一种专门用于前轮转弯机构寿命试验的测控系统。分别从液压油源系统、加载系统和软硬件系统等方面对整个测控系统的设计过程进行了详细介绍。根据试验加载要求,加载系统采用了一种利用比例溢流阀调节背压的新型加载方式。其中硬件系统以S7-300 PLC为控制核心,上位界面的设计采用VB6.0、通讯软件PRODAVE和组态王为开发软件,很好地实现了试验中要求的数据管理、曲线显示和参数在线整定等功能。该测控系统已经投入使用,证明完全可以满足试验要求。

心轨轨顶降低值对轮岔动态相互作用影响研究

利用能够准确反映轮岔接触特性的车辆-道岔系统动态相互作用模型,从轮岔振动和轮岔接触几何关系两个方面,研究岔心区心轨关键截面轨顶高度降低值对高速道岔系统动力的影响特性。结果表明,通过设置合理的长短心轨关键截面轨顶高度降低值可以明显降低轮岔动态相互作用,达到道岔区低动力作用目的。针对现有某种高速道岔心轨轨顶高度设置,提出心轨关键截面新的轨顶降低值方案。与既有轨顶高度设置相比,本文建议方案在不影响轮岔接触特性前提下降低了轮岔动态相互作用,有利于延长道岔使用寿命。

飞机操纵前轮转向模糊控制仿真研究

研究了基于改进免疫遗传算法优化的飞机操纵前轮转向模糊控制方法。针对三点式起落架布局飞机,建立了操纵前轮转向系统的非线性数学模型。采用免疫算法、小生境技术与遗传算法相结合,克服了简单遗传算法的缺陷。将该算法得到的控制器应用于前轮转向系统中,实现了模糊控制器参数的寻优,仿真结果令人满意。

固定辙叉心轨轨顶降低值优化

为合理选取固定辙叉心轨轨顶降低值,基于车轮踏面在翼轨和心轨间过渡时的轮轨接触几何关系和动力相互作用,提出了心轨关键断面降低值的选取及评价方法.以LMA型车轮踏面列车直逆向通过60 kg/m钢轨12号固定辙叉式道岔为例,用该方法对心轨轨顶降低值进行了优化.结果表明:心轨关键断面降低值的确定,在满足固定辙叉区轮载过渡的安全性和心轨承载断面强度要求的同时,应提高列车运行的稳定性;断面降低值越小,产生的轮轨相互作用越小,有利于提高行车性能,但需考虑此时轮轨作用位置是否超出心轨结构承载能力范围;60 kg/m钢轨12号固定辙叉心轨顶宽20和50 mm断面处,可分别取3和0 mm降低值作为优选方案.

飞机起落架仿真数学模型建立方法

阐述了以大系统理论部件建模为基础的轮式起落架仿真建模方法。通过分析机轮的运动特点 ,介绍了轮胎、减震支柱、前轮转向操纵系统和刹车系统的模型 ,研究了作用于起落架上的力、力矩及其传递过程。最后 ,通过计算和结果分析 ,证明该模型是正确的。

民用飞机转弯控制系统研究

前轮转弯控制系统是现代飞机地面操纵的核心,具有十分显著的特点和优势。通过对典型民机前轮转弯系统的分析,研究了系统功能,组成,工作原理和发展趋势,为民机前轮转弯控制系统设计提供有益参考。

道岔区固定辙叉心轨垂磨对轮轨动态接触的影响

通过实测数据和文献资料,分析了辙叉区心轨垂直磨耗分布规律,并基于该规律构造了各级垂直磨耗分布曲线。针对重载条件下普速铁路60 kg·m^-1钢轨12号单开道岔,基于车辆-道岔耦合动力学的理论,建立重载货车-道岔耦合动力学模型,计算分析了固定辙叉心轨垂直磨耗对重载货车通过道岔辙叉区轮轨接触的影响规律。结果表明:心轨顶宽20~40 mm范围是实测心轨垂直磨耗较为严重的区域;随着心轨垂直磨耗量的增大,轮载过渡区轮轨接触力最大值和接触力过渡曲线波动性普遍增大,轮轨接触关系随之恶化,心轨与翼轨之间的轮载过渡平稳性随之下降;当轨道几何不平顺较为良好时,心轨顶宽40 mm处垂磨应控制在5 mm之内。

砂轮姿态对锥度球头立铣刀前刀面刃带宽度的影响研究

以Solidworks为开发平台,基于锥度球头立铣刀前刀面的磨削加工运动关系,开发出锥度球头立铣刀前刀面的磨削仿真加工系统,分析了砂轮姿态对锥度球头立铣刀前刀面刃带宽度的影响。

轮胎力学特性对飞机前轮摆振的影响分析

应用Smiley轮胎力学理论建立了轮胎力学特性模型,以该模型为基础,研究了轮胎侧向刚度和轮胎充气压力对飞机前轮摆振的影响。结果表明:轮胎侧向刚度和轮胎充气压力是影响飞机前轮摆振的重要参数,增加轮胎侧向刚度对摆振不利,增加轮胎充气压力有利于防止摆振。

固定辙叉查照间隔及心轨加宽研究

针对我国铁路固定辙叉轮载过渡区域翼轨和心轨因总承载面积小而导致使用寿命短、更换极为频繁的问题,进行固定辙叉查照间隔合理取值及心轨加宽设计研究.根据现有的车辆轮对尺寸和容差,推导出现有行车条件下固定辙叉查照间隔应大于等于1388 mm,护背距离应小于等于1348 mm.经大秦线和朔黄线现场测试,验证了该修订后的查照间隔取值是正确的,并具有一定的安全余量.根据修订后的查照间隔值,心轨每侧可加厚4mm,心轨实际尖端至50 mm断面可加厚8mm,使心轨承压面积增加30％,从而提高了心轨薄弱断面的粗壮度,可防止心轨轨头宽20～40mm断面区段的压塌,降低磨耗,大大延长辙叉的使用寿命.在朔黄铁路西柏坡站铺设据此设计和试制的新型合金钢组合辙叉,进行现场试验,结果表明：该辙叉经逆向通过约20万个轮对后状态依然良好,辙叉区动态轮轨游间为2～3 mm,可保证行车安全.

飞机全电式前轮转弯系统设计与优化分析

由于全电飞机具有诸多优点,飞机前轮转弯系统必将向全电化这一方向发展。以飞机全电式前轮转弯系统为研究对象,基于飞机前轮转弯系统基本原理和机电一体化系统设计方法,针对前轮转弯系统对操作控制的要求,设计一套由蜗轮蜗杆式前轮转弯机构与兼具转弯和减摆功能的电传伺服操纵系统组成的全电式前轮转弯系统,并建立仿真模型,进行动态性能优化和仿真分析,对系统的各项功能进行检验,研究结果表明所设计的飞机全电式前轮转弯系统合理有效,能够满足工程应用要求。

YZK5021型运输车前轮定位参数的优化

在总结国内外研究成果的基础上,对车辆前轮定位参数进行了理论分析,并以YZK5021型厢式运输车作为研究对象,从前轮定位参数对车辆性能影响方面考虑,建立了目标函数,应用最优化理论中惩罚函数的混合法对该车前轮定位参数进行了优化。用样车进行的部分试验验证表明,采用本文方法优化结果合理,为该车的改进设计提供了理论参考。

重载货车作用下固定辙叉心轨磨耗分析

针对大秦铁路75 kg/m钢轨12号高锰钢固定辙叉心轨处的磨耗问题，基于 Kalker简化理论，建立车辆-道岔系统动力学模型。分析比较重载C80型货车侧向通过道岔辙叉区时，不同车轮和道岔型面匹配下的轮轨蠕滑力、轮轨接触斑面积、车轮滚动圆半径与车轮磨耗功率间的关系以及轮轨型面匹配程度和变化规律。结果表明：当车辆从翼轨行进到心轨时，其标准车轮滚动圆半径的突变值在4～5 mm 之间，相对于标准车轮，磨耗车轮的值降低了50%，对心轨的垂向冲击较小；轮对由翼轨过渡到心轨时，其左右磨耗车轮的滚动圆半径差值小于标准车轮，磨耗车轮的纵向蠕滑力相对标准车轮减低了45%～63%；磨耗功率大小与车轮滚动圆半径以及轮轨型面匹配程度有关。