机身结构
第一章 飞机机身结构知识点
机身结构1 机身的结构类型1)构架式机身隔框立柱图1.225构架式机身2)半硬壳式机身(2)桁条式机身。
ill'亦质慕皮(1)桁梁式机身。
图1.226桁梁式机身2 机身主要构件机身主要部件包括蒙皮、桁条、桁梁和隔框。
1) 蒙皮机身蒙皮的作用与机翼蒙皮的作用一样，用来维持机身外形；同时蒙皮与支撑它的构件一起承受和传递局部气动载荷和弯矩。
2) 桁条和桁梁桁条和桁梁都是机身结构的纵向构件 3) 龙骨梁龙骨梁是机身的一个主要纵向部件，它由上、下两个受压的弦杆和一个带有加强筋的承剪腹板结构件组成。
龙骨梁位于中央翼下方、两主轮舱之间的机身中心线上，如图1.229所示。
3)硬壳式机身桁条式机身结构图1.227 ■罐皮隔梃-图1.228硬壳式机身阻力揑杆连播到孙梁中删严捲头/也机纵轴缄惦流也皮茧捽框一龙骨陀支傑枇一刖图1.229机身龙骨梁4)隔框机身隔框可分为普通隔框和加强隔框两种。
(1)普通隔框。
(a)(b)图1.230普通隔框(2)加强隔框。
图1.231壁板板式加强隔框5)机身上骨架元件与蒙皮的连接机身蒙皮同骨架元件的连接有两种方式：第一种：蒙皮只与桁条相连，如图1.232(a)所示；第二种，蒙皮既与框相连，又与桁条相连，如图1.232(b)所示。
(a)⑹(c)图1.232蒙皮与骨架元件的连接方式1—蒙皮；2—桁条；3—框；4—补偿片(a)(b)图1.233框与桁条的连接1—蒙皮；2—桁条；3—框；4—弯边；5—角片3 增压密封现代飞机大都在空气稀薄的高空中飞行，为了保证空勤人员和旅客在高空飞行时的正常工作条件和生理要求，以及保证仪表、设备可靠地工作，都采用了增压气密座舱。
图1.234所示为波音B737飞机的增压气密座舱区域。
STA｛站位)^TA17K1016ISTAS'fASTASTASiA227.S294.5540663727匚二|增压区墜非增压区图1.234B737飞机增压区增压气密舱内需要密封的地方有：各骨架构件与蒙皮的对接处(铆接和螺栓连接);蒙皮与壁板之间；飞机和发动机操纵系统的拉杆和钢索在座舱内增压区和非增压区交界面的进出口处；飞机液压系统、引气系统、空调系统的导管、电缆束进出口；座舱盖口和应急出口；舱口和窗口等。
机身结构
小开口加强 小开口 ---- 口框（刚框、围框）式加强。 这类开口，对机身纵向构件一般没有影响，为传剪，一般在 开口周围加上一圈截面具有抗弯能力的口框（可以是组合式，也 可以是整体刚框）
小开口刚框受力分析
1）利用对称原理： 结构对称，载荷为反对称时，在对称轴处只有反对称 内力Q, 而M, N=0 2）根据分离体平衡图，可求出
2） 受轴力口盖：
（1）口盖既能受剪、又能受轴力，所以 口盖上一般布置有加强型材(方向与 原有长桁方向、位置一致)，它完全 能替代原结构受力。 受剪口盖上也可能布置有加强型材，但其作用主要是保证 口盖刚度，型材方向可能与长桁不一致
（2）连接：不仅要有连接基体蒙皮与口盖板的螺栓，
而且应有直接把承受轴向力的构件连接的螺栓。
（一）开口 大、中、小（相对部件尺寸而言） 对机身：D 对机翼：B
小开口：可能在两长桁之间，不打断长桁，或只打断 个别长桁；
中开口： 可能打断几根长桁； 大开口：可能整个翼箱宽度壁板或很大比例宽度的壁板 被开口。
（二）口盖： 1. 受力口盖 受剪口盖； 受轴力口盖。 1） 受剪口盖： （1）口盖本身能受剪（有足够的强度、刚度)； （2）且在连接处应能把剪力扩散成分布剪流 , 一般用为数较多的托板螺帽、螺栓连； （3）它能取代原有基体受剪。
三．基体结构受剪时 如蒙皮受Mt qt，梁腹板受Q qQ 时开口区的加强。 传力路线有何变化？ 即研究开口对传力的影响 需加什么构件？ 原有元件受力情况变化？ 启发问题：在受力分析中我们曾用的几种方法？ （1） 传力路线：一个个分离体画，作用M,Q,N三种内力 ---把小开口的分析结果和方法延伸一下。 （2） 直接用数值解 （3） 用加自身平衡力系的方法，使两种典型情况的叠加符合 实际情况，考虑开口后相当于那一块蒙皮上剪流应为0。
机身结构 典型连接 形式
机身结构典型连接形式机身结构典型连接形式：一、机身结构机身是一架飞机的主体部分，承担着飞行中的载荷和各种系统的安装。
机身的结构通常由机翼、机尾和机身段组成，并采用不同的连接形式来确保结构的稳定性和强度。
二、机身连接形式1. 螺栓连接螺栓连接是一种常见的连接形式，通过将机身段之间的连接面用螺栓固定，以实现刚性连接。
螺栓连接具有拆卸方便、可靠性高、承载能力强的优点，常用于连接机身段和机翼之间的连接面。
2. 焊接连接焊接连接是将机身段之间的连接面通过焊接工艺进行连接的方式。
焊接连接具有连接牢固、重量轻、结构简单的特点，常用于连接机身段内部的构件和系统。
3. 铆接连接铆接连接是利用铆钉将机身段之间的连接面连接起来的方式。
铆接连接具有连接可靠、结构轻量化的特点，常用于连接机身段和机身外壳。
4. 粘接连接粘接连接是利用胶粘剂将机身段之间的连接面粘接在一起的方式。
粘接连接具有重量轻、连接牢固、防腐蚀的特点，常用于连接复合材料结构。
5. 插销连接插销连接是通过插销将机身段之间的连接面固定在一起的方式。
插销连接具有拆卸方便、重复使用的特点，常用于连接机身内部的构件和系统。
三、不同连接形式的适用场景1. 螺栓连接适用于需要经常拆卸和更换的连接部位，如飞机机翼和机身的连接面，以便进行维护和更换。
2. 焊接连接适用于需要连接牢固、重量轻的部位，如机身段内部的构件和系统，以提高整体结构的强度和稳定性。
3. 铆接连接适用于需要连接可靠、结构轻量化的部位，如机身段和机身外壳的连接面，以确保机身的整体强度和刚性。
4. 粘接连接适用于需要重量轻、连接牢固的部位，如复合材料结构的连接面，以提高机身的整体性能和耐久性。
5. 插销连接适用于需要拆卸方便、重复使用的部位，如机身内部的构件和系统，以便进行维护和更换。
四、总结机身结构的典型连接形式包括螺栓连接、焊接连接、铆接连接、粘接连接和插销连接。
不同的连接形式适用于不同的场景，根据连接部位的需求选择合适的连接方式，可以确保机身结构的稳定性和强度，提高飞机的性能和安全性。
【课件】飞机结构与强度_第10章
飞机 结构与强度
板式加强框的受力分析
通过布置在腹板上的型材受轴力、腹板受剪而把集 中载荷扩散到机身壳体蒙皮上
框缘中的应力相对环形加强框低得多，所以这种加 强框缘条不需要很强
飞机 结构与强度
飞机 结构与强度
第10章 机身结构的受力分析
10.1 机身的外载荷和力图
机身的主要功用是：装载人员（机组人员、乘 客）、货物、燃油及各种设备，固定机翼、尾 翼、起落架等部件，使之成为一个整体。
机身属于薄壁结构，由纵向骨架（桁条、桁 梁）、横向骨架（普通隔框、加强隔框）、蒙 皮等组成。
作用在机身上的外载荷，通常可以分为 对称载荷和不对称载荷两种。与机身对 称面对称的外载荷，称为对称载荷，反 之称为不对称载荷。
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飞机 结构与强度
10.4 机身隔框的受力分析
普通框：维持机身外形，支持机身桁条和蒙皮。 加强框：除具有普通框的作用外，还要承受飞
机其他部件、组件、荷载和设备等传来的集中 载荷。
飞机 结构与强度
10.4.1 普通框的受力分析
对于小型飞机，在蒙皮没有受剪而失去 稳定性的情况下，普通框基本上只承受 空气动力，应力水平低，一般不做应力 计算。
但在大飞机上，需要考虑由机身总体弯 曲产生的影响。
在气密机身中还需要考虑由于增压载荷 产生于普通框中的应力。
飞机 结构与强度
机身弯曲时普通框的受力分析
飞机 结构与强度
机身增压时普通框受力分析
飞机 结构与强度
10.4.2 机身加强框受力分析
环形加强框受力分析
飞机 结构与强度
飞机机体结构组成部分和作用
飞机机体结构组成部分和作用
飞机机体结构由机翼、机头、机尾和机身4部分组成，这些部件具有不同的结构特征
和功能，在飞行中发挥着不同的作用，保证飞机飞行中的正常工作。
一、机翼：机翼是飞机机体的主要部分，也是浮力、翼型面积、机翼形状定位和机头
形状和机尾形状有关系的主要位置，它将空气分割为上下两部分，自上而下分别形成了上
流和下流，机翼可以生成提供正向推力的升力，也可以通过改变机翼表面的形状来调整飞
机的航向。
二、机头：机头是飞机机身的前端部分，主要起到阻力的作用，较高的阻力可降低飞
机的飞行特性，较低的阻力可提高飞机的加速度，同时也是改变飞机行进方向的关键部分，一般采用较窄、较短的结构。
三、机尾：机尾位于飞机机身的后部，由机叶、垂尾及垂尾减流装置组成，主要调节
飞机的姿态、控制飞机行进方向和稳定空气流。
四、机身：机身是飞机重要的结构，是飞机飞行的主要部分，机身包括主翼梁、机翼梁、分量、驾驶舱、燃料筒以及许多连接机翼、机头、机尾的部件，它不仅负责连接各个
结构部分，主要用作空气流动和阻力的传输，也是飞机携带燃料、装备和乘员的地方。
现代飞机机身常用的结构形式
现代飞机机身常用的结构形式随着科技的不断发展，现代飞机的机身结构形式也在不断地更新和改进。
目前，现代飞机机身常用的结构形式主要有金属结构、复合材料结构和混合结构。
本文将从这三个方面来介绍现代飞机机身常用的结构形式。
一、金属结构金属结构是现代飞机机身最早采用的结构形式，它主要由铝合金、钛合金和钢材等金属材料构成。
这种结构形式具有强度高、可靠性好、易于维修等优点，因此在早期的飞机中得到了广泛应用。
但是，随着飞机的发展，金属结构也逐渐暴露出了一些问题，如重量大、疲劳寿命短、易受腐蚀等。
因此，现代飞机中金属结构的应用已经逐渐减少。
二、复合材料结构复合材料结构是现代飞机机身中应用最广泛的结构形式之一，它主要由碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等高强度、轻质的纤维增强树脂基复合材料构成。
这种结构形式具有重量轻、强度高、疲劳寿命长、抗腐蚀等优点，因此在现代飞机中得到了广泛应用。
例如，波音787梦想客机的机身就采用了大量的复合材料结构，使得整个飞机的重量大大降低，同时也提高了飞机的燃油效率。
三、混合结构混合结构是现代飞机机身中比较新颖的一种结构形式，它主要是将金属结构和复合材料结构相结合，形成一种新的结构形式。
这种结构形式既兼具金属结构的强度和可靠性，又具有复合材料结构的轻量化和疲劳寿命长的优点。
例如，空客A350XWB飞机的机身就采用了混合结构，使得整个飞机的重量得到了有效控制，同时也提高了飞机的性能和经济性。
现代飞机机身常用的结构形式主要有金属结构、复合材料结构和混合结构。
这些结构形式各有优缺点，应根据实际情况进行选择。
未来，随着科技的不断发展，飞机机身的结构形式也将不断更新和改进，为人类的航空事业带来更加美好的未来。
机器人本体结构_图文
腕部及手部结构
机器人腕部结构的基本形式和特点
机器人的手部作为末端执行器是完成抓握工件或执行特定作业的重要部件，也需要有多种结构。腕部是 臂部与手部的连接部件，起支承手部和改变手部姿态的作用。目前，RRR型三自由度手腕应用较普遍。
腕部是机器人的小臂与末端执行器(手部或称手爪)之间的连接部件，其作用是利用自身的活动度确定手部 的空间姿态。对于一般的机器人，与手部相连接的手腕都具有独驱自转的功能，若手腕能在空间取任意 方位，那么与之相连的手部就可在空间取任意姿态，即达到完全灵活。 从驱动方式看，手腕一般有两种形式，即远程驱动和直接驱动。直接驱动是指驱动器安装在手腕运动关 节的附近直接驱动关节运动，因而传动路线短，传动刚度好，但腕部的尺寸和质量大，惯量大。远程驱 动方式的驱动器安装在机器人的大臂、基座或小臂远端上，通过连杆、链条或其他传动机构间接驱动腕 部关节运动，因而手腕的结构紧凑，尺寸和质量小，对改善机器人的整体动态性能有好处，但传动设计 复杂，传动刚度也降低了。 按转动特点的不同，用于手腕关节的转动又可细分为滚转和弯转两种。滚转是指组成关节的两个零件自 身的几何回转中心和相对运动的回转轴线重合，因而能实现360°无障碍旋转的关节运动，通常用R来标 记。弯转是指两个零件的几何回转中心和其相对转动轴线垂直的关节运动。由于受到结构的限制，其相 对转动角度一般小于360°。弯转通常用B来标记。
一、腕部的自由度
手腕按自由度个数可分为单自由度手腕、二自由度手腕和三自由度手腕。
腕部实际所需要的自由度数目应根据机器人的工作性能要求来确定。在有些情况下，腕部具 有两个自由度，即翻转和俯仰或翻转和偏转。一些专用机械手甚至没有腕部，但有些腕部为 了满足特殊要求还有横向移动自由度。
6种三自由度手腕的结合方式示意图
飞机结构讲解介绍
螺旋桨特性
• 现代商用飞机的螺旋桨多由碳纤维复合材料制成，重量轻， 强度高。 • 现代螺旋桨飞机多采用桨叶角可调的变距螺旋桨，可根据 飞行状况自动调整桨叶角，提高螺旋桨的工作效率。 • 螺旋桨有2、3、4、5、6和8叶等形式。不同的桨叶数， 在发动机同一转速下所产生的拉力及其噪声和振动也不相 同。 • 当发动机转速一定时，4叶螺旋桨必须转得比6叶的更快才 能达到相同的拉力。所以6叶螺旋桨飞机可以比4叶螺旋桨 飞机飞得更快，噪声也较小。 • 当飞行速度提高到600km/h以上时，螺旋桨的效率就会明 显下降。在700km/h左右，如果飞行速度再提高，飞行中 产生的激波阻力是螺旋桨飞机无法克服的。
涡桨发动机VS涡扇发动机
• 涡轮螺旋桨发动机在低速下效率要高于涡轮风扇 发动机，在800公里以下，涡桨飞机在燃油上的 优势是相当明显的；
• 涡桨发动机的振动和噪声比涡扇发动机大， Q400噪声和振动抑制系统，从源头上减小 了噪声和振动 ；
• 涡桨发动机的价格和维修费都较低。
螺旋桨
SAAB的6叶螺旋桨 MA 60的4叶螺旋桨
主承力框
壁板
前梁
根肋
后梁
（二） 机身
机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备；还可将飞 机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。
•
前机身典型结构
中机身典型结构
框
长桁 蒙皮
地板纵梁 应急出口 地板横梁
中后机身典型结构
后机身及尾翼典型结构
（三） 尾翼
• 尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平 尾翼由固定的水平定面和可动的升降舵组 成。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和 可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操 纵飞机俯仰和偏转，并保证飞机能平稳地 飞行。
第六章机身结构分析ppt课件
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6.2 机身上的载荷及其平衡
前后机身上的质量力、尾翼、起落架等部 件传给机身的 集中力，在机身中段上与机 翼传给机身的集中力平衡。
机身看作支撑在机翼上的多支点梁。
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6.2.1机身上的主要载荷
机身受到的主要载荷由强度规范规定。
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6.3 机身的结构受力型式及其受载情况
■ 构架式 ■ 闭合的空间薄壁梁（广泛采用的受力型式） • 纵向受力构件(桁条和加强桁条—桁梁) • 横向受力构件(普通框和加强框) • 外部壳体
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图6.4 机身的结构受力型式
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6.3.1构架式结构的机身
空间桁架
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长而细的前机身能减小阻力。 机翼后掠使后机身延长，同时也使前机身 缩短。 此时后机身上的弯矩增大，因此机 身质量也随之增 加。 延长前机身时要考虑前起落架的布置条件，以保 证起落架具有必要的轮距，还要考虑把发动机移到 后机身。
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三、机身参数
■ 机身可以看作是多支点外伸 梁，支点是机翼与机身的连 接接头。
2
6.1.1飞机机身的功用
■机身作为飞机结构的基础，通过受力关系，把飞机的所有 部件联成一个整体； ■装载乘员、设备和有效载荷，装载燃油； ■布置起落架； ■放置发动机； ■机身的结构质量占飞机质量的8%-15%； ■机身的结构质量占飞机结构质量的 40%-50%。
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3
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3. 当质量沿X轴分散 较大时或机身较长 时， 也会使 Mz 增 大；
机身蒙皮结构特征
机身蒙皮结构特征
机身蒙皮是飞机主体结构的外部部分，它的主要功能是保护
飞机内部结构不受外界环境的影响，同时也承担着一定的结构
强度和气动性能要求。
下面是机身蒙皮结构的几个特征：
1.材料选择多样性：机身蒙皮通常由复合材料、金属和蜂窝
结构等多种材料构成。
复合材料具有轻质、高强度的特点，金
属材料具有良好的可塑性和抗冲击性能，而蜂窝结构则能够提
供较好的刚度和轻质化。
2.轻质化设计：为了减轻飞机的重量，机身蒙皮结构通常采
用轻质材料，并采用空心结构设计。
这样既可以提高飞机的飞
行性能和燃油效率，又可以降低制造和运营成本。
3.细分结构布局：机身蒙皮结构在设计上通常将机身分成多
个不同的部分，每个部分都有其特定的结构布局。
例如，机翼
与机身的连接处通常采用拼装结构，便于维修和更换；机身前
部和尾部则经常采用整体铝合金压制结构，以提供较高的刚度
和阻燃性能。
4.气动外形设计：机身蒙皮结构的外形设计对于气动性能有
着重要的影响。
通常会在设计中充分考虑流线型和减阻设计，
以提高飞行效能、降低阻力和噪音。
5.结构强度保障：机身蒙皮结构需要具备足够的强度和刚度，以承受飞行过程中的力学载荷和压力。
为了满足这一要求，往
往会采用加强筋、纵梁、支撑桁架等结构形式来提高整体的刚度和强度。
总之，机身蒙皮结构在设计上需要综合考虑轻质化、强度、气动性能等多个因素，以满足飞机的飞行要求和安全性能。
采用适当的材料和结构设计是实现这些特征的关键。
飞机机身结构特点
飞机机身结构特点
飞机机身结构是指组成飞机机身的各种零部件和材料，在航空工程中具有非常重要的作用。
下面是飞机机身结构的特点：
1.轻质高强：飞机机身需要具备足够的刚度、强度和稳定性，同时又要尽可能地减轻重量，以便于提高飞行性能和经济性。
因此，采用的材料一般为轻质高强的航空铝合金、复合材料等。
2.复杂形状：飞机机身需要具备复杂的形状和结构，以保证飞行时的气动性能和空气动力学特性。
如机身外形通常为流线型或扁平型，内部还包括各种管线、电缆等部件。
3.多层结构：飞机机身采用多层结构，以增加强度和稳定性。
一般分为外皮、骨架和隔间三层结构，其中骨架由长桁、横桁、肋条和蒙皮板等构成。
4.模块化设计：为了提高生产效率和维护效率，现代飞机机身采用模块化设计，即将整个机身分为多个模块，每个模块独立生产和维修，并可根据需要更换。
5.安全性高：飞机机身需要具备足够的安全性，能够承受各种极端气候和飞行条件下的载荷和冲击。
同时，也需要考虑到火灾、撞击等情况下的安全性能，保障飞行员
和乘客的生命安全。
飞机结构与系统(飞机机身结构)通用课件
虚拟现实技术
用于飞机设计和装配过程，减少 物理样机数量，降低研发成本。
无人机技术
可用于飞机部件的检测和维护， 提高维护效率和安全性。
未来发展趋势
更轻的机身结构
随着新材料的应用，未来飞机机身结构将更加轻 量化。
更先进的制造技术
智能制造和数字化技术将进一步应用于飞机制造 过程。
更高效的维护策略
无人机和远程维护技术将提高飞机维护效率细节进行优化，如 连接方式、紧固件选择等，以提
高结构的可靠性和耐久性。
制造工艺优化
考虑制造工艺对结构性能的影响 ，优化制造工艺，提高生产效率
。
结构细节设计
连接设计
根据材料属性和受力情 况，选择合适的连接方 式，如焊接、铆接、螺
栓连接等。
细节处理
对机身结构的细节进行 精细化处理，如圆角、 倒角、防震等，以提高 结构的舒适性和安全性
。
防腐设计
采取有效的防腐措施， 如涂层保护、电化学保 护等，以提高机身结构
的耐久性。
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机身结构制造工艺
金属材料制造工艺
铸造工艺
通过熔融金属，将其倒入 模具中冷却凝固，形成机 身各部件。
锻造工艺
利用压力机将金属坯料或 模锻件施加压力，使其变 形，以获得所需形状和尺 寸的机身部件。
焊接工艺
利用高温熔化金属，将两 个金属部件连接在一起， 形成机身整体。
中段
包括客舱、货舱和机身中段等部分，是乘客和货物的主要承 载区域。
后段
包括尾翼、发动机吊舱、货舱门等部分，用于安装飞机尾部 设备和支撑尾翼。
机身结构设计要求
强度和刚度
机身结构设计必须满足强度和刚度要求，以确 保飞机在各种飞行条件下保持稳定。
机身结构分析与设计.
二、机身总体受力特点 机身的边界条件：可把机身看成支
持在机翼上的双支点或多支点外伸
梁。（支点数以及支点提供的支反 力性质视机身-机翼的连接接头的具
体情况而定）
载荷性质和方向： 剪ຫໍສະໝຸດ ，作用在 Y、Z轴方向上 弯矩，作用在 Y、Z轴方向上
扭矩，作用在 X 轴方向上
§5.3 典型机身结构形式和传力分 析
翼某接头连接，受到由接头传来的 Py 力。
假设：蒙皮只受剪切力，桁条承受正应力。 机身可以看成一个空间薄壁盒式梁
桁梁式机身
剪力的传递： 加强框——蒙皮与框的连接铆钉——机身蒙皮 剪力的分布： 剪流沿X轴向按阶梯形分布
弯矩的传递和弯矩的分布：
由以上的分析可知：在框平面内作用有集中力时， ①由加强框承受该集中载荷； ②框将集中力扩散，以剪流形式传给蒙皮； ③剪流在蒙皮中向机身支承处（此处是向前）传递时，其 剪切内力Q通过蒙皮连续向前传递；而弯矩内力M则以 桁条的轴向拉、压力形式向前传递。 2、桁梁式机身
二、机身结构的设计要求 必须满足各种装载的特殊需要及所提出的 众多的使用要求，并应与机翼、尾翼等连 接部件的主要受力构件的布置、连接点位 置进行总体协调，以减轻飞机总重量。 机身结构 设计要求 在保证机身结构完整性的前提下，结构重 量尽可能小。 机身应有足够的开敞性以便于维修。 有良好的工艺性，生产成本要低。 机身基本不产生升力，所以机身气动力要 求主要是阻力小。为此机身一般做成细长 的流线体，希望外形光滑，突出物少等。 使用要求是机身设计要求中的重要要求。比如座舱盖、开口 等就是必须满足使用要求。
第五章 机身结构分析与设计 §5.1 机身的功用与设计要求
一、机身的功用 把机翼、尾翼、起落架等部件连接在一 起，形成一架完整的飞机 机身用途 安置空勤组人员、旅客，装载燃油、武 器、设备和货物等
机器人本体结构
三、手爪的典型结构
1．机械手爪
气动手爪 1—扇形齿轮；2—齿条； 3—活塞；4—气缸；5—爪钳
V形爪钳
四种手爪传动机构
2．磁力吸盘
电磁吸盘结构 l—电磁吸盘；2—防尘盖；3—线圈；4—外壳体
3．真空式吸盘
1—电动机；2—真空泵；3、4—电磁阀；5—吸盘；6—通大气
四、机器人传动机构
1．齿轮传动 行星齿轮传动
二、RRR型手腕
RRR型手腕结构示意图
RRR型手腕容易实现远距传动。 为了实现运动的传递，RRR型手腕的中间关节是斜置 的，三根转动轴内外套在同一转动轴线上，最外面 的转动轴套直接驱动整个手腕转动，中间的轴套驱 动斜置的中间关节运动，中心轴驱动第三个滚转关 节。 RRR型手腕制造简单，润滑条件好，机械效率高，应 用较为普遍。
一、腕部的自由度
手腕按自由度个数可分为单自由度手腕、二自由度手腕和三自由度手腕。 腕部实际所需要的自由度数目应根据机器人的工作性能要求来确定。在有些情况下，腕部具 有两个自由度，即翻转和俯仰或翻转和偏转。一些专用机械手甚至没有腕部，但有些腕部为 了满足特殊要求还有横向移动自由度。
6种三自由度手腕的结合方式示意图
谐波传动
1—刚轮；2—刚轮内齿圈；3—输入轴； 4—谐波发生器；5—轴；6—柔轮；7—柔轮齿圈 液压静压谐波发生器的谐波传动
1—凸轮；2—柔轮；3—小孔
2．丝杠—螺母；3—滚珠；4—导向槽
3．带传动与链传动 4．绳传动与钢带传动 5．连杆与凸轮传动 6．流体传动
RRR型手腕关节远程传动示意图
三、腕部的典型结构
1.单自由度回转运动手腕
单自由度回转运动手腕用回转油缸或气缸直接驱动实现腕部回转运动。这种手腕具有结构紧凑， 体积小，运动灵活，响应快，精度高等特点，但回转角度受限制，一般小于270°
机身结构分析
6.3.1 构架式结构的机身
桁架一般是静定的 在空间飞行器上也采用桁架式箭体，因为桁架接 头采用铰接，使得结构在受热状态下能保持良好 的工作状态。 桁架的质量、整流罩的质量、受力蒙皮的质量和 固定接头的质量累加起来，使它重量特性已经不 如薄壁梁式机身；
桁架式机身在利用内部空间方面潜力较差 桁架式机身的战斗生存力也差； 弯矩产生的轴向力(受Mz和My的作用)基本上靠大 梁的缘条来承受； 剪力Qv和Qh由垂直(侧向)和水平(上和下)的桁架构 件来承受，这些构件是支柱、横撑杆和斜撑杆； 扭矩Mt由4个平面桁架形成的闭合的空间构架来承 受。
二、桁条式机身 由桁条、隔框和蒙皮组成 蒙皮与桁条一起承受弯矩Mz和My引起的轴向力(拉 -压)； 承受剪力Qv、Qh以及扭矩Mt时，蒙皮受剪切(图 6.4(a))。
图6.6桁条式客机机身结构 桁条式客机机身结构
图6.7 前、后机身的对接结构
6.3.3 硬壳式机身 式机身 由普通框和加强框支持的蒙皮组成 ； 蒙皮承受所有形式的剪力和弯矩，所以，它既 承受正应力，又承受剪应力； 很强的战斗生存性 ； 重量特性不好 。
图6.11 框和翼肋的受载和剖面形状
图6.12 机身框典型剖面形状
图6.13 典型环形和腹板式加强框的结构方案 1－连接框上下部分的接头；2－连接机翼的接头；3－加强筋； 4－斜撑杆；5－横撑杆；6－支柱；7－框腹板。
图6.14 与垂尾相连的腹板式及环形加强框 1－垂直安定面固定接头；2－支柱；3－接头；4－垫板 －垂直安定面固定接头； －支柱； －接头； －
6.7机身舱段主要结构的受力分析 机身舱段主要结构的受力分析
乘员舱、客舱和货舱。 密封舱段 ，都承受附加的压差载荷∆p。
6.7.1 气密舱
现代飞机机身常用的结构形式
现代飞机机身常用的结构形式
现代飞机机身常用的结构形式有三种，分别是全金属结构、复合材料结构和金属-复合材料混合结构。
1. 全金属结构
全金属结构是指使用金属材料作为机身主要结构材料，常用的金属材料有铝合金、钛合金、不锈钢等。
全金属结构具有高强度、耐腐蚀、易于加工、维修等优点，在航空工业中应用广泛。
但是，全金属结构的密度相对较大，会影响飞机的燃油消耗和运载能力。
2. 复合材料结构
复合材料结构是指使用复合材料作为机身主要结构材料，常用的复合材料有碳纤维、玻璃纤维、有机玻璃等。
复合材料结构具有高强度、低密度、抗腐蚀、疲劳寿命长等优点，可以有效减轻飞机自重，提高燃油效率和运载能力。
但是，复合材料结构的维修难度较大，成本也较高。
3. 金属-复合材料混合结构
金属-复合材料混合结构是指使用金属材料和复合材料相结合的方式来构成机身
结构。
这种结构形式可以综合利用金属和复合材料的各自优势，从而达到减轻飞机自重、提高强度和耐久性等多种目的。
然而，金属-复合材料混合结构的设计和制造难度较大，需要采用特殊的加工工艺和技术。
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Pz与座舱地面 剪流 qPz 平衡；
力矩Mx通过轴 承上的集中力 Pzh/b 与剪流qMt 平衡。
前起落架载荷作用下机身结构受力分析
纵向力Px的传递
Px由轴承上的力Rdx和挡块上的力 Rex 平衡
挡块中力的平衡
轴承加强件中力的平衡
可见，起落架上的力Px、Py 、Pz通过加强框以剪流形式作用 到与加强框相连的H型开剖面薄壁结构上，然后传到中机身。
➢ 前机身的结构 ➢ 前起落架的布置
设备舱
驾驶舱
起落架舱
挡块
电瓶舱
前起落架载荷作用下机身结构受力分析
前起落架的 约束条件 1)轴承能够 提供除 Mz 以外的所有 约束；
2)挡块只能 提供x方向向 后的约束。
前起落架所 受的载荷
集中力 Py、 Pz、Px
Py的传递与平衡
前起落架载荷作用下机身结构受力分析
❖ 机身为圆截面时，增压舱的受力情况最好； ❖ 为椭圆形截面时，框内会产生弯曲内力； ❖ 如果是双圆截面机身，则在两圆弧交汇处会产生分力Fn。
结构特点：
可以在机的一边与蒙皮铆在一起。
四、战斗机增压舱的设计特点 战斗机驾驶员增压舱一般空间小、形状复杂。
水平加强板
弯矩Mx的平衡 剪力P的平衡
加强框上中 的剪流平衡
当平尾置于垂直尾翼上时
当平尾置于垂直尾翼上时
垂直尾翼的垂直载荷传递到加 强框，由加强框将载荷传给机 身蒙皮
垂直尾翼上载荷通过各种 途径传到机身壳体蒙皮中，以 蒙皮中剪流形式向机身中部传 递，达到全机受力平衡。
三、前起落架载荷作用下机身结构受力分析
第十六讲结束
谢谢
V-22飞机
机翼与机身的连接配置
V-22飞机结构图
垂尾载荷在机身上传递过程动画
返回
起落架受载时机身受力动画
返回
机身设计分离面正应力的传递
增压座舱的压力调节曲线 各类飞机增压座舱分布与形状
DC-8机身的设计
Fn→纵梁→框腹板 →地板横梁（左、 右两个Fn平衡）
➢ 球面框的构造及与机身的连接
a) 球面框的构造： b) 球面框的连接：
如果球面框要承受yoz平面内 的集中力，就需要布置一平面框 或局部平面框。
盖板
三角形板 破损安全带
c) 球面框与机身结构变形协调的内力
在压力作用下，如果球面框边 缘处的径向变形为1，机身壳体结 构的变形为2，则变形协调会使加 强框处产生剪力Q和弯矩M。
裂纹比周向裂纹更危险。设计时应采取损伤容限设计措施。
（2）球面框
➢ 球面框的结构特点： a) 半球形结构受力好，但球面框一般不做成半球形； b) 一般采用球面的一部分—球亏面作框，而且有： Rs(球面半径)>R(机身半径) α角取为60 °比较经济 ➢ 球面框受力分析 在球面框与机 身交界处一般均设 置加强框或加强框 缘，它们之间的连 接要有相应得强度。
飞机结构分析与设计
第 十六 讲
§5.6 机身与其它部件对接处或集中力作用处结构 的布置
一、机翼与机身对接处结构特点 1、机翼和机身连接处结构配置
按机翼相对机身上下位 置的不同有下列几种结构配 置：
机翼机身连接配置
中单翼 上、下单翼
不贯穿机身 贯 穿 机 身
民机机翼和机身连接处结构的特点
2、民机机翼和机身连接处结构的特点 ➢ 民机机翼机身的连接配置：一般采用中翼穿过机身连接。 ➢ 机翼机身的连接方式：机翼的翼梁和机身隔框的下半部分
是一个整体结构。 ➢ 载荷的传递：机身隔框将机翼传入的剪力，不对称弯矩传
给机身壳体。
上图为：中翼贯穿机身连接图 右图为：机翼机身隔框连接方式
民机机翼和机身连接处结构的特点
➢ 弯矩对隔框的作用效
果：地板梁越厚对隔 框产生的载荷越大 ➢ 龙骨架：中央翼盒中 段下方的纵梁或盒形 结构
二、机身与垂直尾翼连接处结构特点
二、增压舱的形状和位置 增压舱的形状和在机身上的部位随飞机类别的不同而不同。
三、旅客机增压舱的结构设计 增压舱形状：旅客机增压舱一般为圆筒形，或接近圆筒形。
其后端常为球面腹板框，前端常为平面腹板框。
（1）机身蒙皮的受力与设计 在正增压载荷作用下，机身的蒙皮受双向张应力
周向张应力 r＝p R / t 纵向张应力 x＝p R / 2t 式中 R—机身半径；t—蒙皮厚度；p—压力差。 可见，r 是x的2倍。因此，增压舱部分的蒙皮沿纵轴方向的
四、机身设计分离面的对接型式
§5.7 气密座舱的结构设计特点
一、座舱的增压载荷 （1）增压载荷的定义：
增压舱内的空气压力与周围大气的空气压力之差称为增压载 荷。
（2）增压载荷的特点： ➢ 增压载荷是重复性循环载荷，对增压座舱机身结构的寿命 和损伤容限特性影响很大，必须按损伤容限设计准则设计。 ➢ 增压座舱内压力的变化规律（正压差、负压差） ➢ 增压舱结构也是机身受力结构的一部分，它既有增压载荷 引起的应力，又参与机身的总体受力。
处的结构布置
机翼机身对接处的结构特点
机身与垂尾连接处的结构特点 前起落架载荷作用下机身结构 的受力分析 机身设计分离面的对接型式
总结
增压舱的设计特点
增压舱的载荷特点 增压舱的形状、位置等 战斗机增压舱设计 旅客机增压舱结构设计
▪ 机身蒙皮的受力与设计 ▪ 球面框受力与设计 ▪ 平面腹板框结构特点 ▪ 机身截面为非圆形时增压舱段机身的结构特点
此时应注意加强框处的加强。
（3）平面腹板框
• 旅客机增压舱的前端一般采用平面腹板框。 • 战斗机驾驶舱比较小，安排紧凑，故前、后均采用平面框。
结构、连接、承载特点：平面端框均采用横、竖方向型材、
腹板及框缘角型材铆接而成。 周缘型材与机身蒙皮连接，其 他型材两端固定在机身的纵向构件上。 腹板受弯。
（4）当机身截面为非圆形时增压舱段机身的结构特点
这里主要对机头进 气喷气式歼击机增 压舱侧壁进行分析
侧壁的结构：由蒙 皮、加强筋和桁梁 组成。
座舱侧壁受负压差时：侧壁蒙皮在两侧受拉力F→上、下桁 梁，在两端传给加强框→ 机身。
座舱侧壁受正压差时：侧壁蒙皮在两侧受压力N→加强筋→ 上、下桁梁，在两端传给加强框→ 机身。
总结
机身与其他部件对 接处或集中力作用