某型号起落架撑杆稳定性分析

某型号起落架撐杆稳定性分析
李薇，郭辉，韩持刚，于新鹏
(中航飞机起落架有限责任公司，陕西汉中723200)
摘要：在对主起落架撑杆结构及工作原理介绍的基础上，提出了通过尺寸驱动求解偏心距的方法，分析可知，通过连杆调节偏心距是偏心距调整最快捷且装配效率最高的一种工艺方法。

同时开展了撑杆承压稳定性研究，通过试验数据分析可知，作动筒弹簧存在1mm以上压缩量，仅调整压缩量的大小对e1偏心距变化量没有决定性影响；零件间隙对承压稳定性影响较为显著，零件间隙量越小，撑杆稳定性越高o 该研究为起落架撑杆及同类产品快速调整偏心距、装配出合格产品，提供了一种有效的分析、解决方案。

关键词：撑杆；尺寸驱动;稳定性；偏心距;承压试验;线性回归;间隙量
中图分类号:TH12文献标志码：A
Stability Analysis of a Landing Gear Strut
LI Wei,GUO Hui,HAN Chigang,YU Xinpeng
(A VIC Landing Gear Advanced Manufacturing Corp.,Hanzhong723003,China)
Abstract:Based on the introduction of the structure and working principle of the main landing gear struts,a method of solving the eccentricity by dimension drive was put forward,and it was analyzed that adjusting the eccentricity through con­necting rod was the quickest and the most efficient assembly method to adjust the eccentricity.Moreover,the study on t he bearing s t a bilit y of the s t r u t was carried out.Through the analysis of the t e s t da t a,it was known that there was more than 1mm compression amoun t in t h e ac t u a t o r cylinder spring,and t h e only adj us t m en t of t h e compression amoun t had no decis­ive influence on the eccen t r icity varia t i on of=1.The clearance of par t s had a significan t influence on the s t a bility of bearing pressure.The smaller of the clearance of parts was,the higher the stability of struts was.This study provided an effective analysis and solution for the rapid adjustment of the eccentricity of landing gear struts and similar products and the assembly of qualified products to produce qualifying products.
Key words:poles,dimension drive,stability,eccentricity,pressure test,linear regression,the interval
撑杆作为主起落架的一个关键组件，与机身连接，承担着主起落架部分冲击载荷，起着主起支柱与机身间载荷传递，约束支柱外筒相对机身转动的作用。

起落架放下时，撑杆展开并上锁将主起支柱锁定在放下位置，从而使其能够承受航向和垂向载荷*主起支柱收上时，撑杆在主起撑杆作动筒（以下简称撑杆作动筒）的驱动下开锁后折叠，与主起支柱协调运动，一同收入主起落架舱内。

其稳定性对主起落架的收上、放下过程起着关键作用，并直接影响着飞机的起飞、着陆安全。

因此，找到影响撑杆稳定性的因素并进行控制，对飞机的安全性能至关重要%1-2]
1撑杆的工作机理
11撑杆的结构组成
撑杆主要由上撑杆组件、下撑杆组件、连杆、摇臂、撑杆作动筒、接头、铰接螺栓和螺母等零件组成（见图1和图2）,成对安装在飞机主起支柱上。

组成撑杆的零组件基本一致，仅个别零件因结构左右对称有所区分。

安全销孔
图1上锁状态
《新技术新工艺》试验与研究55
图2开锁状态
上撑杆一端双耳片与安装在机身上的接头铰 接,另一端双耳片与下撑杆铰接，中部设有与摇臂连
接的孔及安装地面安全销的通孔。

下撑杆未与上撑
杆连接的一端单耳片与主支柱上的接头铰接。

铰接
的上、下撑杆设有向上的偏心距刃=（6.2 + 0. 3） mm,连杆和摇臂设有向下的偏心距=2 = （7 + 0. 5） mm,偏心距可通过调整连杆的长度及调节片的厚
度保证。

12撑杆的工作原理
1.2.1放下主起落架时撑杆的上锁及展开原理
飞机主起落架放下过程中，在放下作用力的驱 动下，上、下撑杆展开，当连杆和摇臂铰接点的偏心 距=2变为0时，上、下撑杆的展开受到限制，此时一
直作用在摇臂上的撑杆作动筒的弹簧力会使摇臂产
生顺时针旋转；当摇臂转动到与上撑杆止动时，偏心 距=1、2最终形成，撑杆锁上锁（见图1）,将主支柱
锁定在放下位置。

1.2.2收起主起落架时撑杆的开锁及折叠原理
飞机收起主起落架时，撑杆作动筒在液压力的 作用下回缩，带动摇臂逆时针转动，使=2值减小；当
=2值减小至0并开始变为负值时，撑杆锁实现开锁 （ 见图 2 ）!并 在 主 起 支 柱 收 上 的 作 用 力 驱 动 下 向 上 折叠，与主起支柱协调运动，—起收入起落架舱内。

2撑杆偏心距的调整
2.1传统偏心距调整方式
传统撑杆调整方式，主要借助工艺装备（专用检
测装置、专用装配夹具、工艺销轴以及专用工艺连 杆）将以上零组件在平台上按设计图样组装起来（组
件铰接原理如图3所示），通过高度尺和块规进行尺
寸检测分析。

在偏心距调整过程中，需频繁调节连
杆中心距及垫片厚度，保证设计要求的偏心距=1 = （6. 2 + 0. 3） mm 和=2 = （7 士 0. 5） mm 。

传统方法
调整繁琐，调整耗时长且效率较低。

古持1
较接1 较接4
支撑2
较接2 °较接3
图3组件铰接原理示意图
2. 2基于CATIA 软件尺寸驱动的偏心距调整
在CAITA 软件零件设计模块中，按零组件关 联的孔心距名义尺寸及相关角度构建装配关系（见 图3），通过尺寸驱动获得=1、=2值。

可将基体尺寸
选为变量，每次递增0.01 mm ，分别对=1、2进行测 量，通过数据（见表1）和拟合线图（见图4）可知：任
一零件基本尺寸变化与偏心距大小变化呈线性比 例。

摇臂组件上的尺寸（11 0 士 0 . 0 5） mm 变化、连
杆上的尺寸84. 5〜85. 5 mm 的变化与=1、=2的变 化比例相同，均为1 ： 0 . 2 ： 6的比例关系，对偏心距 值的影响也最明显；上撑杆组件上的尺寸（4 0 士
0 . 0 5） mm 变化和下撑杆组件上的尺寸（55. 1 士 0 . 0 5） mm 变化对偏心距值的影响偏小；表1中=1 与=2值的变化均为反比，即=1越大，=2越小。

表1基本尺寸对偏心距的影响
图号
名称
自变量
因变量（偏心距）
基本尺寸（11 0 士 0 . 0 5）
=2（7士 0 . 5）
=1 （6.2士 .3 ）
11 6.8 4159 6.22663311 . 1
6.8 6576 6.168837
41 25-4
摇臂11 . 2 6.8 8993
6.111 39
11 . 3 6.811412 6. 5323911 . 4
6.813832
5.995438尺寸变化规律每增长0 . 0 1增长约0 . 0 0 2
减小约0 . 0 6
56
《新技术新工艺》
试验与研究
（续表）
图号名称基本尺寸（40±0. 05）=2(7士 0 . 5)
=1 (6.2士 .3#
4X
6.8 4159 6.2266334X.X1
6.798466 6.251
2
41025-10
上撑杆4X.X2
6.792772 6.2753784X.X3 6.787 79
6.29976
4X.X4
6.781385 6.324149尺寸变化规律
每增长0. 01
减小约0 . 0 0 6
增长约 . 2
图号
名称
基本尺寸(55. 1 ± 0 . 0 5)
=2 (7士 .5 #
=1 (6.2士 .3#
55.1
6.8 4159 6.22663355.11
6.798445
6.24995341025-20
下撑杆55.12 6.79273 6.27327255.13 6.787 16
6.29659
55.14
6.7813 1 6.3199 7尺寸变化规律
每增长 . 1
减小约 .
6
增长约 . 2
图号
名称
基本尺寸（84. 5〜85. 5）
=2 (7士 .5 #
=1 (6.2士 .3#
84.5
6.8 4159 6.22663384.51
6.8 5975 6.16824541025-3
连杆84.52
6.8 7792 6.1 9854
84.53 6.8 9611
6. 5146184.54
6.811429 5.993 65
尺寸变化规律每增长 . 1增长约 .
2减小约 . 6
拟合线圄
e1 (6.2+0.3) = 642.0 - 5.780 基本尺寸(110+0.05)
110J00 110D1
110J02 110X)3 110J04
基本尺寸(110+0.05)
S 0W00019R-Sq 100JO%
R-Sq （调整）
100JO%S 0W00013
R-Sq 100JO%
R-Sq （调整）
100JO%a ）偏心距e l
b ）偏心距e 2
图4摇臂基本尺寸与偏心距线性关系图
《新技术新工艺》试验与研究
57
在设定=1（2值的大小时，同样采用尺寸驱动求解法，求解连杆中心距大小。

此时，角度57.17°为封闭环,其余尺寸链约束不变，同时改变=1和=2,通过尺寸驱动可测量出连杆中心距与角度新值（见表2）。

表2偏心距对连杆中心距、角度57.17°的影响
偏心距/mm连杆中心距
-------------------------角度57.17/（°）=1（6.2士0.3）=2（7士0.5）----（84・5〜855）/mm
5.9
6.584.5121845
7.33426
6.1
7.584.62514856.88844
6.4
7.484.55955756.856183
67.484.62625456.862676
67.584.64181856.81469
6.2
7.584.6847656.8722
通过上述分析可知，更换摇臂组件和连杆可快速调节出撑杆所需偏心距，并且变化比例接近1: 0.2:6,而更换上、下撑杆调节撑杆偏心距效果不
佳。

值得注意的是：摇臂组件的中心距公差只有0.1mm,调节范围小，而连杆的公差为1mm,调节范围大，因此连杆调节偏心距是偏心距调整最快捷且装配效率最高的工艺方法。

3撑杆在承压试验中的稳定性分析
3.1撑杆承压试验
可折撑杆及撑杆锁设有微小偏心距，以保证受载时稳定可靠，不因受载变形而开锁。

若偏心距值过小，撑杆受压时会因变形或安装误差使偏心距值小于零而开锁;若偏心距值过大，则会引起较大的附加载荷。

在起落架放下时，撑杆展开并上锁将主起支柱锁定在放下位置，从而使主支柱能够承受航向和垂向载荷。

撑杆连接简图如图5所示。

3.2撑杆承压试验稳定性分析
撑杆的主要承力件中除撑杆作动筒为弹性组件外，其他均为刚性零件。

在承受压载荷时，偏心距=1是依靠偏心距=2进行支撑，而=2是依靠撑杆作动筒锁定的，因此需要考虑撑杆作动筒装配后对=2的支撑力W
撑杆作动筒支撑力：
+弹=2X（1）式中2是弹性系数"是弹簧压缩长度。

通过式1可知，在弹簧选定后，弹簧的压缩量是决定作动筒支撑力的关键因素。

在保证撑杆偏心距=1（2在（6.2士0.3）mm、（7士0.5）mm范围内进行承压试验来验证产品稳定性。

将撑杆放置在曲线机上，保持上撑杆与压力机连接部位不动的情况下,通过压力机油缸上升产生压缩载荷，同时将百分表端头放置在上、下撑杆联接螺栓部位,检测在载荷达到206kN的过程中，=1变化量*0.7mm30现将撑杆的稳定性转化为在承压试验中偏心距=1的变化量，可调整作动筒的压缩量〉1mm时观察其对撑杆稳定性的影响，检测偏心距=1变化量（见表3）。

表3作动筒压缩量在承压试验中的影响工况=1/mm=2/mm
作动筒弹簧
压缩量/mm
=1变化量/mm
原始状态 6.47.2 1.40.52
工况一 6.47.2 2.8.7
工况二 6.47.2 1.0.62
工况三 6.47.2 4.30.56
工况四 6.47.2.3
0.95（考虑安全因素，载
荷为50kN时停止试验）
58《新技术新工艺》
试验与研究
上述4种工况试验数据的线性回归分析如图6
所示。

由图6可知6 = 0 .279〉0 . 0 5,线性关系不
明显,即在保证作动筒弹簧存在压缩量的情况下，调 整压缩量的大小对=1偏心距变化量没有决定性影 响，但撑杆作动筒在较小或无压缩量进行装配时对 撑杆稳定性影响较大。

3.3铰接点位配合间隙对撑杆稳定性的影响
在给定零件材料、几何形状的情况下，组件的装
回归分析:作动筒弹簧压缩量/mm 与el 变化fi/mm
回归方程为 _ _作动筒弹簧J 珈星/mm = 7.470 - 7.590门变化星/mm 模型汇总
日日、*睡田*濫胆矗半
S R-sq R-sq （调整）1.53212 52.00%27.9^%
方差分析来源 自由度
SS
MS F P 回归
1
5.08524 5.08524 2.17 0279误差
2
4.69476 2.S4738
3
9.78000
图6作动筒弹簧压缩量与=
1变化量的线性回归分析
配间隙也是影响偏心距变化量的重要因素。

为此,
进行了 4组工艺试验，通过改变4个关键铰接点(见 图3)联接螺栓的外径值，分析=1偏心距变化量o
用于试验的螺栓编号为A1、B1、C1、D1,按不同直径
分为8组(共32项)，其直径尺寸及组别详见表4。

表4直径尺寸及组别
编号理论直径/mm
更改后直径/mm
1组
2组3组4组
5组
6组7组8组
A1
025f8024. 5024. 52024.75
024.8
024.85
024.94024.97025.
B1
012f8011.57011. 62011.8
011.85011.85011.97011.97012. 0 0C1
012f8011 6 0011. 62011.77
011.85
011.85
011.91
011.97
012. 0 0D1
012f8
011. 6 0
011. 65
011.82
011.85
011.85
011.88
011.97
012. 0 0
试验前，通过调整止动垫圈厚度或连杆尺寸，使心距满足=1= (6. 2 士 0 . 3) mm 、=2 = (7. 0 士 0 . 5)
mm,确保4处铰接点位零件内孔尺寸一致。

任意 选取表4中8组不同铰接间隙的螺栓进行承压试
验，其线性载荷F 下的偏心距变化量△刃见表5。

表5中，△刃为正表示百分表是顺时针转动，偏心距 增大;反之偏心距减小。

表5
8组不同铰接间隙撑杆承压试验结果
组别-F
△e1
F △=1线型载荷F (kN )下的偏心距变化量"e1(mm
)
F
△=1F △=1
F △=1F △=1F △=113—0・26—0 . 389— .5112—0 . 6715—0 . 7518—0 . 832 6— .9523+ 0 ・ 0 16—0 . 0 9
9—0 ・ 19
12―0 . 3615—0 . 49
18—0 . 61
2 6—0 . 783
3+ 0 ・ 186+ 0 . 189+ 0 ・ 2 012+ 0 . 24
15+ 0 . 3118+ 0 . 442 6+ 0 . 55
43+ 0 ・ 0 46— . 29— . 712―0 . 1215— .2118— .32 6— .3853+ 0 ・ 0 36— . 39— . 712―0 . 1315—0 . 1918— .3
2 6— .386
3
+ 0 ・ 0 5
6
— . 4
9
— .13
12
—0 . 19
15
—0 . 33
18
—0 . 43
2 6
— .52
《新技术新工艺》试验与研究
59
(续表
)
组别-F
△el
F △=1线型载荷F (kN)下的偏心距变化量"e1(mm)
F △=1 F △=1 F △=1F △=1F △=1
730060090 —0. 02
120—0.04150—0.08
180—0.11
206—0.15830
+ 0. 06
60
+ 0. 12
90
+0.15
120
+0.17
150
+0.19180
+0.21
206
+0.23
8组载荷F 与偏心距变化量△刃一元回归分析 如图7所示。

由图7可知:P C 0 . 0 5回归方程显著， 偏心距变化量△刃对载荷F 的影响占9. 64%，铰接
零件配合间隙对撑杆稳定性的影响较为显著，撑杆
在受到相同载荷时，间隙越小，撑杆的稳定性就越咼。

200
100
1.00
△el £2.8
回归方程
F = 110^0-62.8 Ael
项 系数系数标准误 T 值 P 值方差膨胀因子
模型汇总
F =
110^0-62.8 Ael
56.7392 1128%
9.64%
3.54%
常星
110^0
827 13A 0 0.00024.0
-2.62
0.011Ael/mm
拟合线圄
F/KN = 110.8 - 62.82
图7 F
-"e1 一元线性拟合图与回归方程
S 56.7392
R-Sq 113%
R-Sq (
调整)
9.6%
4结语
撑杆稳定性由2项指标决定：第1项指标为依
靠上、下撑杆及连杆、摇臂建立起的偏心距=1、=2； 第2项为撑杆在承载(停机时承受飞机载荷)时偏心
距=1的稳定性指标。

通过机构工作原理、稳定性试 验分析可知，采用尺寸驱动计算偏心距=1(2可提
高偏心距调节的准确性和高效性。

虽然在给定零件 材料、几何形状，保证作动筒弹簧压缩量〉1 mm 的
工况下，调整压缩量数值，偏心距变化量无明显变 化,但是在实际装配过程中发现，撑杆作动筒在较小
或零压缩量的状态下，对撑杆稳定性影响很大。

同
时，零件间隙对承压稳定性影响较为显著，间隙量越
小，撑杆稳定性就越高。

参考文献
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［10］马艳萍，郭辉，何多政，等.基于VERICUT 的三轴侧 铳削仿真技术%］机械工程师，2020(10) 153154.
作者简介:李薇(1986-)，女，大学本科，工程师，主要从事机
械加工及起落架装配管理等方面的研究。

收稿日期2020-12-20
责任编辑马爱文
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《新技术新工艺》试验与研究。