飞机部件设计
飞机结构设计报告——北航程小全
飞机结构设计报告39051210齐士杰本学期上了2节飞机结构设计设计现场课，我从中学到了很多知识。
在现场课上我们近距离接触了许多飞机结构，下面我对我们接触的飞机结构进行简单的分析。
1右图所示为梁式翼面结构主要的构造特点是蒙皮很薄，常用轻质铝合金制作，纵向翼梁很强(有单梁、双梁或多梁等布置)．纵向长桁较少且弱，梁缘条的剖面与长桁相比要大得多，当布置有一根纵梁时同时还要布置有一根以上的纵墙。
该型式的机翼通常不作为一个整体，而是分成左、右两个机翼，用几个梁、墙根部传集中载荷的对接接头与机身连接。
薄蒙皮梁式翼面结构常用于早期的低速飞机或现代农用飞机、运动飞机中，这些飞机的翼面结构高度较大，梁作为惟一传递总体弯矩的构件，在截面高度较大处布置较强的梁。
2右图所示为翼肋普通翼肋构造上的功用是维持机翼剖面所需的形状。
一般它与蒙皮、长桁相连，机翼受气动载荷时，它以自身平面内的刚度向蒙皮、长桁提供垂直方向的支持。
同时翼肋又沿周边支持在蒙皮和梁(或墙)的腹板上，在翼肋受载时，由蒙皮、腹板向翼肋提供各自平面内的支承剪流。
加强翼肋虽也有上述作用，但其主要是用于承受并传递自身平面内的较大的集中载荷或由于结构不连续(如大开口处)引起的附加载荷。
3右图所示为铝蜂窝蒙皮机身蒙皮在构造上的功用是构成机身的气动外形，并保持表面光滑，所以它承受局部空气动力。
蒙皮在机身总体受载中起很重要的作用。
它承受两个平面内的剪力和扭矩；同时和长桁等一起组成壁板承受两个平面内弯矩引起的轴力，只是随构造型式的不同，机身承弯时它的作用大小不同。
4右图所示为机体结构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。
桁梁式机身结构特点是有几根(如四根)桁梁，桁梁的截面面积很大。
在这类机身结构上长桁的数量较少而且较弱，甚至长桁可以不连续。
蒙皮较薄。
这种结构的机身，由弯曲引起的轴向力主要由桁梁承受，蒙皮和长桁只承受很小部分的轴力。
飞机结构与系统(第四章 飞机机身结构)
桁梁剖面
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机身结构组成
3. 机身蒙皮 1）功用： • 构成机身气动外形，保持表面光滑，承受局部空气动力； • 承受xoy,xoz两个平面内的剪力和绕x轴扭矩； • 和长桁一起组成壁板承 受两个平面内弯矩引起 的轴力； • 气密增压座舱部位的蒙 皮还要承受环向和轴向 的张应力。
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机身结构组成
2. 长桁与桁梁
1）功用： 长桁： • 承受和传递机身弯矩引起的轴力； • 与蒙皮组成承力壁板； • 承受部分作用在蒙皮上的气动力并传给隔框。 桁梁的截面积大于长桁，功用类似。
2）构造型式 简单式：从横剖面看只有一个结构元件； 组合式：从横剖面看有几个结构元件。 长桁多为简单式，桁梁有时采用组合式。
机身垂直面内剪力图及弯矩图
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机身结构组成
机身主要构件： • 蒙皮 • 纵向骨架:长桁、桁梁 • 横向骨架：隔框
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机身结构组成
机身主要构件： • 蒙皮 • 纵向骨架:长桁、桁梁 • 横向骨架：隔框
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机身结构组成
1. 隔框 1）分类
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机身与其它部件的连接
四、发动机在机身上的安装
1. 机身内发动机的安装 另一种典型的发动机安装形式。
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机翼结构设计方案及强度计算
机翼结构设计方案及强度计算模型一设计思路：根据设计要求，机翼全长4m,翼弦长1m，前后两根梁。
于是利用abaqus软件的壳单元建立了一个基本的机翼模型。
图1 单只机翼模型然后参考《实用飞机复合材料结构设计与制造》、《复合材料设计手册》、《复合材料力学》等资料，初步设计机翼采用蒙皮夹心结构，上下表面分别铺3层复合材料，考虑到机翼的工况采用[45/0/-45]铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图2所示。
中间夹心材料采用PMI泡沫，该材料具有突出的比强度和良好的耐蠕变性，可以很好的克服屈曲。
夹心材料厚度初步拟定为5mm，进行计算模拟，如果屈曲明显则可加厚。
表1 机翼的材料参数图2 机翼的蒙皮夹心铺层结构考虑到梁是主要的承力部件，采用[-45/0/45/90]s铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图3所示。
图3 梁的铺层结构利用abaqus模拟计算时将工况环境简化，采用一端固定，在机翼下表面加载Y方向的升力，分布如图5所示。
图4 机翼的固定端约束图5 机翼的载荷分布模型一的计算结果：梁每层复合材料的应力云图图6 梁每层复合材料的应力云图梁的计算结果分析：从计算结果中不难发现，机翼前缘的梁承受的力要比尾部的梁大很多，可以考虑适当加厚。
对比各层复合材料的受力情况，0°的复合材料层受力明显，可以适当增加0°的复合材料层数。
靠机身段的梁应力集中明显，可以在该部位适当增加梁的厚度，也可考虑用工字梁强化该部位。
机翼每层复合材料的应力云图：图7 机翼每层复合材料的应力云图（1-5层）图7 机翼每层复合材料的应力云图（6-7层）图8 机翼的变形云图计算结果总体分析：表2 模型一的计算结果部件材料最大应力最大剪应力梁、肋单向带复材454.8MPa9.872Mpa蒙皮单向带复材315.4MPa15.1 Mpa蒙皮PMI泡沫0.278MPa0.0175 MPa 单向带复材的拉伸强度为1541MPa，PMI泡沫的拉伸强度为1.6MPa单向带复材的剪切强度为60MPa，PMI泡沫的剪切强度为0.8MPa从表中可以得出，模型的强度在材料的许用强度范围内，该设计符合强度要求。
飞机结构的优化设计与改进
飞机结构的优化设计与改进飞机作为现代交通工具的重要组成部分，其结构的设计与改进一直是航空工程师们关注的焦点。
随着科技的进步与发展，飞机结构的优化设计日益被重视，以求在提高航空性能的同时减少重量、提高安全性和降低能耗。
本文将探讨飞机结构优化设计的几个方面，并介绍目前的改进措施。
一、材料选择与性能优化在飞机结构的设计过程中，材料的选择是一个十分关键的环节。
传统的飞机结构多使用铝合金材料，具有良好的加工性能和强度，但整体密度较高，容易腐蚀。
现在，随着新型材料的研发与应用，碳纤维复合材料被广泛应用于飞机结构中。
碳纤维复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特点，可以有效减少飞机的自重，提高载重能力。
此外，还可以通过优化复合材料的层压结构，提高其承载能力和韧性。
材料的性能优化也是飞机结构设计中关注的问题，通过优化材料的力学性能和耐久性，可以进一步提高整个结构的可靠性。
二、结构布局与力学分析飞机的结构布局是指整个飞机的形状和分布，包括机体的长度、翼展、机翼参数等。
结构布局的合理性直接影响到飞机的飞行性能和操纵性能。
在结构布局的设计中，需要综合考虑飞机的飞行特性、气动力学特性以及机载设备的布置等因素。
力学分析是飞机结构设计中的核心环节，通过数学建模和计算分析，确定飞机各个结构部件的受力情况，从而指导结构的设计和强度校验。
近年来，随着计算机仿真技术的不断发展，力学分析的精度和效率得到了大幅提升，为飞机结构优化设计提供了有力的支持。
三、新技术和工艺应用随着科技的不断进步，新的技术和工艺在飞机结构的设计与改进中得到了广泛应用。
例如，激光焊接技术可以提高飞机结构的连接质量和结构整体的强度；激光切割技术可以实现精确的零部件制造和材料的优化利用；3D打印技术可以实现复杂结构的制造和快速原型制作等。
这些新技术和工艺的应用，不仅提高了飞机结构的制造质量和效率，还为飞机的结构优化设计提供了更多的可能性。
四、先进设计理念与空气动力学优化在飞机结构的优化设计与改进中，先进的设计理念和空气动力学分析是不可忽视的因素。
飞机构型设计---总体
上单翼 （运输机）
C-130
安-25
运-8
安-72
为什么大多数军用运输机采用上单翼？
为了满足使用要求！ - 机身地板离地面尽量近
3.发动机数目和安装位置
• 发动机数目
- 单发：操纵简单，附加重量轻，成本低,安全性差 - 双发（多发）：生存力强
• 安装位置
- 单发：机身（前、后） - 双发：机身尾段
实例：无尾式布局
正常式和无尾式飞机的零升阻力
幻影2000
尾翼的数目及其与机翼、机身的相对位置 (续)
• 平尾高、底位置
- 上平尾 - 中平尾 - 下平尾 - “T” 平尾 - 高置平尾
选择平尾高低位置的原则
• 避开机翼尾涡的不利干扰
将平尾布置在机翼翼弦平面上下不超过5％平均气动力弦长的位 置，有可能满足大迎角时纵向稳定性的要求。
起飞和着陆滑跑时不稳定
前三点
• 适用于着陆速度较大的飞机，在着陆过 程中操纵驾驶比较容易。
• 具有起飞着陆时滑跑的稳定性。 • 飞行员座舱视界的要求较容易满足。 • 可使用较强烈的刹车，缩短滑跑距离。 • 缺点是前轮可能出现前轮“摆振” 现象。
自行车式
• 起落架可收入机身里，布置起落架舱比 较容易。
- 噪声小 - 稳定性好 4）起落架：前三点型式，安装在机身上
三面图（草图）
为什么要采用“T” 平尾
• 优点：
✓ 避免机翼下洗气流和螺旋浆 滑流的影响：1）减小尾翼振 动；2）减小尾翼结构疲劳； 3）避免发动机功率突然增加 或减小引起的驾驶杆力变化
✓ 利用端板效应，气动效率增 加，垂尾的面积可适当减小
机翼下部 机翼或尾翼根部 短舱
• 进气道布局
头部进气道：布置紧凑，机身截面小，进口气 流均匀， 机炮对进气影响小；不能装或仅装小雷达天线。
飞机机身设计规范标准
飞机机身设计规范标准概述飞机机身设计是飞机制造的重要步骤之一，在设计过程中需要遵循一定的规范标准，以确保飞机的安全性、可靠性和性能。
本文档将介绍飞机机身设计的一些基本规范标准和注意事项。
机身结构飞机机身通常由三个主要部分组成：前机身、中机身和后机身。
每个部分都具有不同的功能和要求。
前机身前机身通常是飞机的头部，包括机头、驾驶舱和前部货舱。
前机身的设计应考虑飞行时的空气动力学性能、抗风压能力和结构强度需求。
中机身中机身位于前机身和后机身之间，通常包括客舱和货舱。
中机身的设计还需考虑乘客和货物的舒适性、安全性和便利性。
后机身后机身通常是飞机的尾部，包括尾翼、方向舵和水平安定面等。
后机身的设计影响着飞机的操纵性能和稳定性。
材料选择飞机机身的材料选择对飞机的性能和结构强度具有重要影响。
在选择材料时应考虑以下因素：1.强度和刚度：飞机机身需要具备足够的强度和刚度，以承受各种外力的作用，如空气动力载荷和风压力。
2.轻量化：飞机需要尽可能减轻自身重量，以提高燃油效率和飞行性能。
因此，机身材料应具备较低的密度和较高的强度。
3.耐腐蚀性：飞机在飞行过程中会遇到各种环境条件，如湿度、温度和化学物质等，材料需要具备良好的耐腐蚀性能。
4.加工性和可塑性：机身材料应具备较好的加工性和可塑性，以方便制造和装配过程。
常用的飞机机身材料包括铝合金、碳纤维复合材料和钛合金等。
具体选择应根据飞机型号、使用环境和性能需求来确定。
结构强度设计飞机机身的结构强度设计是确保飞机在各种飞行工况下具备足够的强度和刚度，以保证飞行安全的重要环节。
结构强度设计需考虑以下因素：1.载荷计算：根据飞机的使用环境和使用条件，计算飞机在飞行过程中所受到的各种载荷，如重力、气动力、惯性力等。
2.疲劳分析：飞机机身在长期使用过程中会受到疲劳破坏的影响，因此需要进行疲劳分析，确定设计寿命和修复周期。
3.结构连接设计：机身的连接件设计应满足强度和刚度需求，确保连接件在各种载荷作用下不会发生松动或疲劳破坏。
基于静强度准则的飞机零部件设计概述
基于静强度准则的飞机零部件设计概述前言飞机结构设计是一项全面复杂的工程，需要全面考虑静强度、疲劳强度、破损-安全要求、损伤容限和经济成本影响等情况，通过选择结构布局形式和材料获得一个最终的设计优化方案。
满足静强度是飞机结构设计最基本的要求，在此主要从静强度（其设计准则为在使用载荷下，结构应力应不大于材料的许用屈服应力或局部失稳临界应力；在设计载荷下，结构应力应不大于材料的许用破坏应力或总体失稳临界应力）方面探讨飞机结构的零部件设计。
1 安全系数的选取零部件设计时，首先需要了解结构的受载形式和载荷大小。
除了为其他的目的而被指定为极限载荷的那些载荷之外，所有由载荷部门提供的载荷都是限制载荷（又称使用载荷）（它们是飞机机构上的最大载荷，非极限载荷）。
极限载荷（又称设计载荷）是限制载荷乘以1.5倍的安全系数（《军用飞机强度和刚度规范》规定安全系数f通常取1.5，对于要求增大安全性和刚度或有其他特殊要求时，安全系数可适当放大），是用于应力分析的载荷。
1.5倍的安全系数是为了考虑以下部分或全部因素的影响。
（1）载荷的不确定性；（2）结构分析中的误差；（3）材料强度的变化；（4）服役期内性能的退化；（5）相同构件的制造偏差。
由此可见，安全系数标志着现时的设计水平，包括材料水平、工艺水平以及设计和分析的技术水平。
一个优秀的飞机零部件设计，很重要的一个因素就是其结构重量最轻，这就要求取尽可能小的安全系数，但保证飞机的安全又至关重要，这就必须有足够大的安全系数。
这一对矛盾最终统一在相关的规范中。
另外，对有特殊要求或在特殊化境下工作的结构部位（如重要受力接头等），应乘以附加安全系数。
2 结构等效简化分析通常，飞机结构大都是静不定结构，如典型的机翼盒形梁、蒙皮-桁条壁板、开口等结构，需要使用计算机对其进行分析。
如果要设计有等尺寸等间距长桁的简单结构，采用一些分析方法可以大大简化结构初步尺寸设计问题的求解。
在初步尺寸设计过程中，分析方法或所要分析的结构两者中简化其中任何一个，就会提高设计的成本效益。
飞机机翼结构优化设计与仿真分析
飞机机翼结构优化设计与仿真分析一、引言飞机机翼是飞机的主要机构之一，起到支撑飞机、提供升力等作用。
随着飞行技术的发展，飞机机翼结构的优化设计变得越来越重要。
在本文中，我们将介绍飞机机翼的结构优化设计和仿真分析的相关内容。
二、飞机机翼结构的基本构成飞机机翼的结构由以下部分组成：1. 前缘前缘位于机翼前端，是机翼最前部分的曲面。
它的主要作用是提供进气口，引导飞机前进时的气流。
2. 后缘后缘位于机翼尾端，是机翼最后部分的曲面。
它的主要作用是控制气流，使得机翼在飞行时能够产生所需的升力。
3. 翼根，翼梢翼根是机翼与机身连接的部分，翼梢是机翼的顶端。
它们的形状和角度对于整个机翼的升力和阻力都起到重要的作用。
在结构优化设计中，翼根和翼梢的设计需要考虑材料的选择和机翼的刚度等因素。
4. 机翼壳体和肋骨机翼壳体是机翼表面的曲面部分，肋骨是机翼内部的构件。
机翼壳体和肋骨的设计需要考虑机翼的重量和刚度等因素。
在优化设计中，需要考虑如何减少机翼的自重，并提高机翼的刚度，以达到更好的飞行性能。
三、飞机机翼结构优化设计在飞机机翼结构优化设计中，需要考虑以下几个方面：1. 材料选择在机翼结构优化设计中，材料的选择非常重要。
需要考虑材料的强度、刚度、重量、耐腐蚀性、环保性等因素。
目前常用的机翼材料有铝合金、碳纤维等。
2. 结构设计机翼的结构设计应基于受力分析和加工制造的限制，尽量减轻机翼的自重，提高机翼的刚度和强度。
在设计过程中，需要考虑机翼的气动特性和机身的匹配性，以达到更好的飞行性能。
3. 翼型设计机翼的翼型对于机翼的升力、阻力和稳定性都有着重要的影响。
合适的翼型可以提高机翼的升力系数和气动效率，减少机翼的阻力。
因此，在机翼结构优化设计中，选择合适的翼型至关重要。
四、飞机机翼结构仿真分析在机翼设计过程中，仿真分析可以帮助我们预测机翼在不同工况下的性能，避免因设计不合理而造成的安全隐患。
主要的仿真分析工具有以下几种：1. ANSYSANSYS是目前广泛应用于飞机机翼结构仿真分析的商用软件。
737 结构设计
737 结构设计
737结构设计是指波音737系列飞机在设计和制造过程中所涉
及的结构设计。
波音737是全球最常用的商业喷气式客机之一，有多个不同的机型和配置。
737结构设计的目标是在保证飞机安全性、性能和经济性的前
提下，尽可能降低飞机的重量，提高燃油效率。
结构设计包括飞机的主要部件和构件，如机身、机翼、尾翼、起落架等。
设计过程中需要考虑飞机在各种静态和动态载荷下的强度、刚度、稳定性等要求。
737结构设计使用了现代的工程设计和分析工具，如计算机辅
助设计和分析软件，以及强度、动力学和气动学模型等。
这些工具可以帮助工程师进行结构设计的优化，并进行各种载荷和应力分析，以确保飞机在各种工况下都能够安全运行。
737结构设计还需要满足相关的法规、标准和认证要求，如航
空器设计和制造的空中交通管理（ATM）要求、航空器材料
和结构安全要求等。
总之，737结构设计是一个综合考虑飞机性能、安全和经济性
的复杂过程，需要工程师在设计和制造过程中进行合理的权衡和优化，以提供符合市场需求的高质量飞机。
飞机结构设计
飞机结构设计•相关推荐飞机结构设计飞机结构设计南京航空航天大学飞机设计技术研究所2005.9一、本课程的特点注重基础理论概念的实用化、感性化以及工程化注重综合运用知识概念权衡复杂问题分析，抓住主要矛盾寻找解决问题途径的基本设计理念大量工程结构实例的剖析注重培养自行分析、动手设计的主观能力以及工程实用化的实践能力具体要求：注意定性分析，要求概念清楚；实践性强，要求常去机库观察实物；理性推理较差，要求认真上课。
二、基本内容和基本要求内容：飞机的外载荷；飞机结构分析与设计基础不同类型飞机结构的分析；飞机结构的传力分析；飞机结构主要元构件设计原则；内容要求：①掌握飞机结构分析和设计的基本手段——传力分析；②能够正确解释飞机结构元件的布置；③能够正确地分析和设计飞机结构的主要元件。
第1章绪论飞机结构设计将飞机构思变为飞机的技术过程；成功的结构设计离不开科学性与创造性；结构设计有其自身的原理和规律，不存在唯一正确答案，需要不断的探索和完善。
1.1 飞机结构设计在飞机设计中的位置飞机功用及技术要求空-空：军用空-地：截击、强击、轰炸. 战术技术要求运输：客运民用货运使用技术要求运动，……技术要求技术要求：Vmax，升限，航程/作战半径，起飞着陆距离，载重/起飞重量，机动性指标（加速，最小盘旋，爬升），使用寿命；非定量要求：全天候，机场要求，维护要求；趋势：V ，Hmax ，载重，航程；苏-30阵风F－117第四代战斗机(俄罗斯称之为第五代战斗机)更着重强调同时具备隐身技术、超音速巡航、过失速机动和推力矢量控制、近距起落和良好的维修性等性能。
由于各种飞机的用途和设计要求不同，会带来飞机气动布局和结构设计上的差别；飞机设计的基本概念、设计原理和设计方法是一致的；本课程将对典型结构型式进行分析的基础上，将主要介绍飞机设计的基本概念、设计原理和方法。
1.1.1飞机研制过程技术要求飞机设计过程飞机制造过程试飞定型1．拟订技术要求通常可由飞机设计单位和订货单位协商后共同拟订出新飞机的战术技术要求或使用技术要求。
飞机机翼结构设计
飞机机翼结构设计飞机机翼作为飞机的重要组成部分，其结构设计的合理性和稳定性对于飞机的性能和安全具有重要影响。
该文档旨在介绍飞机机翼结构设计的基本原理和流程，并强调关键设计考虑因素。
飞机机翼的结构设计原理主要包括以下几个方面：机翼的结构应具备足够的强度和刚度，以承受飞行过程中的各种载荷，如气动力、重力和惯性力等。
强度和刚度的设计需要考虑不同部位的应力分布以及激振和压缩变形等因素，以保证机翼在各种工况下的工作安全性和航空结构的可靠性。
机翼结构材料的选择直接影响机翼的性能和寿命。
常见的机翼结构材料包括金属、复合材料和复合材料混合金属等。
合理选择材料需要综合考虑材料的强度、刚度、疲劳寿命、重量和成本等因素。
机翼的气动特性对飞机的飞行性能具有重要影响。
机翼的气动外形和细节设计应符合气动原理，并尽可能减少气动阻力和产生升力。
翼型的选择、缘翼和副翼等结构的设计都要综合考虑气动特性。
机翼在使用中会不断受到循环加载的作用，需要保证其结构的疲劳寿命。
疲劳分析与设计包括对材料疲劳强度的确定、结构的应力分析和循环载荷的计算等，需要采用适当的施加载荷、使用合适的寿命预测方法和结构寿命修正技术。
飞机机翼结构设计的主要流程如下：2.进行初步设计，包括机翼的几何形状、气动外形、翼型选择等。
3.进行机翼结构的强度和刚度计算，确定所需的材料和结构布局。
4.进行机翼的气动特性分析，考虑气动力和升力等因素。
5.进行结构疲劳寿命的分析和计算，保证机翼的结构寿命满足要求。
6.进行机翼结构的优化设计，考虑减重、减阻等因素。
7.进行结构的工艺设计，包括连接方式、组装方法等。
8.进行机翼结构的细节设计和验证，绘制详细图纸和进行性能试验。
9.进行机翼原型的制造和试验验证，解决可能出现的问题。
10.对机翼的结构进行改进和调整，以满足性能和安全要求。
在飞机机翼结构设计时，需要综合考虑以下关键因素：2.材料的选择和使用，满足机翼结构的质量和性能要求。
3.气动特性的优化，减少阻力、提高升力和操纵性。
基于标准化的民用飞机零部件设计要点
基于标准化的民用飞机零部件设计要点0 引言由于民用飞机的结构构成相对比较复杂，每一个零部件需要经历方案设计、技术协调、结构优化、生产制造、试验试飞、结构修整以及正式投入使用等多个方面的工作流程，整体的信息量相对较大，同时涉及的工作环节相对较多，很容易产生各种人为性因素的影响，存在大量的零部件种类相对较多的问题，不但设计工作周期的有所延长，且由于受到民用飞机的相关管理工作要求约束，整个产品的管理工作成本也相对较高，需要基于标准化的民用飞机零部件设计工作展开全面分析和研究。
1 民用飞机标准化技术体系分析1.1 波音标准体系分析波音飞机在我国的发展时间相对比较悠久，并且在我国航空航天领域的知名度相比较高，取得的业绩也令人瞩目。
根据相关工作人员的统计分析可以看出，波音公司在发展过程中所生产出的产品总量以及所制定出的产品标准超过数万项，所设定的标准包含内部和外部标准，集中体现在飞机的零部件产品研发飞机操控模式，零部件生产质量控制业务运营发展以及信息化管理等多方面工作内容。
在外部工作标准体系中，主要包含国际化控制标准和国家控制标准，而对于内部控制标准来讲则作为波音公司单位所制定出的行业标准化工作范畴。
通常情况下，主要涵盖内部各种零部件设计、零部件产品质量控制工作标准以及零部件生产规范工作要求等，以有效保证飞机各环节零部件的质量符合飞机的正常使用工作标准[1]。
1.2 空客标准体系空客公司作为一家跨国航空企业，单位所涉及的工作领域比较宽泛，同时其中的各项分支业务以及分支代表比较复杂。
如何全面实现对空客体系的科学化管理，是实现飞机零部件标准化设计工作的重要基础，也是一项重点问题。
根据相关数据统计分析可以看出，空客公司标准数量也超过了数万项以上，在零部件产品的标准方面，主要是以基础生产控制标准以及零部件工艺化生产控制标准作为主要的工作内容。
同时，空客公司也建立起更加专业化的标准化管理工作部门，对各个不同环节工作进行有效协调和保障。
飞机构造概要
升降舵
水平安定面
§4.4(2)
§4.4(3)
尾翼的构造基本上与机翼的构造 相似，也由纵、横向骨架和蒙皮、接头 组成。小型飞机的安定面多采用梁式构 造，大型飞机的安定面一般都采用多纵 墙的单块式构造。
§4.5 操纵面
4.5.1 主操纵面
4.5.2 辅助操纵面
大型民用飞机的操纵面
很弱的缘条
腹板
桁条
Hale Waihona Puke 桁条用铝合金型材或板弯件制成， 铆接在蒙皮内表面，支持和加强蒙皮。
翼肋
翼肋形成并维持翼剖面之形状；并 将纵向骨架与蒙皮连成一体；把由蒙皮 和桁条传来的空气动力载荷传递给翼梁。 如果是加强翼肋，则还要承受和传 递集中载荷。
弯边 腹板
翼肋后段 翼肋中段
翼肋前段
蒙皮
蒙皮通常用硬铝板材制成，用铆 钉或粘接剂固定于纵横向骨架上，形 成光滑的表面。空气动力直接作用在 蒙皮上。
飞机构造概要
§4.0 §4.1 §4.2 §4.3 §4.4 §4.5 §4.6 §4.7 飞机结构图例 飞机研制和设计过程 机翼 机身 尾翼 操纵面 起落架 直升机
退出
飞机结构 飞机的基本部分可以分为机身、机翼、尾翼、 起落架、动力装置和仪表设备等几个大部分 。
尾翼
操纵面
机身
机翼
起落架
下面看几例飞机的主要组成部分：
机身后段
机身后段一般不增压，主要安装 尾翼、辅助动力装置（APU）及部分 设备。
尾锥
尾锥部分主要是辅助动力装置 （APU）的排气管。
§4.4 尾翼
尾翼的主要功用是保证飞机的 纵向和方向的平衡，并使飞机在纵 向和方向上具有必要的稳定性和操 纵性。
航空器气动布局的设计和分析
航空器气动布局的设计和分析一、概述航空器气动布局的设计和分析是航空工程学科中的一个重要分支，主要针对飞机在高速飞行中遇到的气动力学问题进行研究。
其目的是通过优化气动布局设计，提高飞机的性能和安全。
本文将分为以下几个部分，对航空器气动布局的设计和分析进行探讨。
二、气动布局设计飞机的气动布局设计包括机翼、机身、尾翼、发动机及各个部位之间的协调与匹配。
将各个部位的气动流场加以调整，使之达到最佳状态，以达到最佳性能。
1.机翼设计机翼的设计是飞机气动布局设计中最为重要的一部分。
机翼的气动设计不仅决定了飞机的外形，而且也影响了飞机的稳定性和飞行性能。
设计时需考虑以下几个方面：(1)机翼的平衡性一般来说，机翼设计必须满足平衡性的要求。
这意味着机翼必须在作用力的作用下，保持稳定运行，以防止其在飞行过程中出现不必要的姿态变化。
平衡性是机翼设计的重要考虑因素之一。
(2)机翼的升力与阻力特性机翼的升力与阻力特性也是设计的重要考虑因素。
升力特性决定了所需要的起飞和降落速度，而阻力特性则影响了飞机的航程。
设计时需要考虑这些因素来优化机翼的效率。
(3)机翼的强度与刚度机翼必须具有足够的强度和刚度，以支撑整个飞行器的质量，同时要满足对不同飞行载荷的要求。
(4)机翼的结构机翼结构的设计也是机翼设计的重要考虑因素之一。
需要考虑机翼的几何形状和材料属性，以满足不同的要求。
2.机身设计机身是整个飞机的骨架，负责承载机翼和发动机。
机身设计需要满足以下要求：(1)机身的气流稳定性机身必须具有良好的气流稳定性，以确保飞机在飞行过程中稳定。
(2)机身重量和刚度机身必须具有足够的强度和刚度，同时尽可能减少机身重量，确保飞机在飞行过程中能够承受飞行载荷的各种挑战。
(3)机身内部布局的合理性机身内部的设备必须合理布置，以便维修和保养。
3.尾翼设计尾翼的设计必须考虑与机翼的匹配，以及满足稳定性和机动性等要求。
尾翼可以帮助控制飞机的稳定性，同时也能通过变动尾翼的位置和角度来帮助控制飞机。
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。
04
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。
现代飞机结构与总体设计
什么是飞机总体设计
各阶段的任务—原型机试制
零件进行数控机械加工
机身侧壁铆接装配
机翼壁板进行铆接
机头设备安装
什么是飞机总体设计
各阶段的任务—原型机试制
机身段进行铆接
飞机在试飞车间
来源：The catalogue of MBB "Economy and Efficiency all the way", Print in West Germany bu MBB, 5.85/1493
制图
· 用户，市场和 要求间的紧密联系 · 规范、标准等
工程设计 · 大规模的组织 · 功能上的分离
制造 · 大规模的组织 · 功能上的分离
· 详尽的实验 · 有限的原型制造
大量的图纸和参与机构
*McMasters, J. H., Cummings, R. M. Airplane Design as a Social Activity: Emerging Trends in the Aerospace Industry (Invited Paper). AIAA Paper 2002-0516.
飞机的结构
副翼和襟翼：
副翼和襟翼起的是操纵作用
操纵副翼可控制飞机的滚转
操纵襟翼可以改变飞机的升力
飞机的结构
机翼的结构
F-14 “熊猫”
飞机的结构
机身
机身的主要功能是装载人员、货物、燃油、武器、 各种装备和其它物资。 还将飞机的各个部件接成一个整体，组成了一架飞 机。有的飞机的起落架支柱也固定在机身上。
分析使用环境 拟定设计要求
建立生产线 调整试飞 稳定工艺 定型试飞 批生产飞机 试飞鉴定 否 决策 是 定型试飞 报告 决策 是 批生产飞机 交付部队 否
飞机总体设计框架
▲ η增加，可减轻机翼结构重量
3）对内部容积的影响
▲ η增加，有利于布置起落架
4）对于高速飞机
▲ η=3∼5，主要是从结构重量考虑
11
• 后掠角χ
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1）对气动特性的影响
▲ χ增大，可以提高临M界数，延缓激波的产生；
▲ χ增大，波阻降低；
▲ χ增大，升力线斜率降低；
C
α L
4
• 几何参数之间的关系
如果给定： S, λ, η, χ1/ 4 则：
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l = λ⋅S
c根 = 2 ⋅ S /[l(1+ 1η)]
c尖
=
1
η
c根
cA
=
2 3
c根
⋅
1+η+η 2 η (பைடு நூலகம்+η )
tgχ 前缘
=
tgχ1/ 4
+
(1 −
1
η
)
/[λ (1 +
1
η
)]
5
• 平均气动力弦长 cA
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飞机总体设计框架
设计 要求
主要参数计算 布局型式选择
发动机选择
部件外形设计
机机身身 机机翼翼 尾尾翼翼 起起落落架架 进进气气道道
是否满足 设计要求
最优？
分析计算
重重量量计计算算 气气动动计计算算 性性能能计计算算 结结构构分分析析
三面图 部位安排图 结构布置图
1
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机翼的设计
∫ cA
=
2 S
l / 2 c2dz
0
∫ xA
=
2 S
飞机部件与系统设计-课件-第1讲-绪论
本课程将介绍飞机部件与系统设计的基础知识、设计原则和过程。通过这门 课程，学生将了解飞机部件和系统的分类、功能，以及飞机设计的目标和阶 段。
飞机部件概述
分类
了解飞机部件的不同分类，如机翼、发动机、 起落架等。
功能
探索飞机部件的各项功能和作用，如提供升 力、推动力和降落支撑等。
飞机系统概述
分类
了解飞机系统的不同分类，如动力系统、控制系统和通信系统等。
功能
探索飞机系统的各项功能和作用，如提供动力、控制机动和通信导航等。
飞机设计的基本原理
1 目标
2 原则
了解飞机设计追求的目标，如安全性、经 济性和环境友好性等。
探索飞机设计的基本原则，如重量优化、 结构强度和气动性能等。
飞机设计的过程
1
阶段
了解飞机设计的不同阶段，如概念设计、详细设计和验证验证等。
2
流程
探索飞机设计的典型流程，如需求分析、概念选择和工程实施等。
总结
1 重要概念回顾
2 局限性与出路
回顾本课程中涉及到的一些重要概念和关 键信息。
讨论飞机设计中的局限性，并探讨未来的 发展出路。
参考资料
• XXX教材 • YYY文献 • ZZZ网络资源
飞机结构设计的基本原理与方法
飞机结构设计的基本原理与方法飞机结构设计是航空工程中至关重要的一部分，直接关系到飞机的飞行安全和性能。
本文将介绍飞机结构设计的基本原理与方法，以帮助读者更好地理解这一领域的知识。
一、飞机结构设计的基本原理飞机结构设计的基本原理包括以下几个方面：1. 强度与刚度：飞机的结构要具备足够的强度和刚度，以承受外部载荷和保持形状稳定，确保飞机在飞行中不会发生破坏或失稳。
2. 材料选择：飞机结构的材料选择至关重要，既要考虑其强度和刚度，又要考虑重量、耐久性和成本等因素。
常用的材料包括金属、复合材料和塑料等。
3. 受力分析：通过受力分析，确定飞机各部件所受的载荷类型和大小，以确定合适的结构形式和材料尺寸，确保飞机在不同工况下的安全性和性能。
4. 疲劳寿命评估：飞机在使用中会受到不同频率和振幅的载荷加载，疲劳寿命评估可以预测结构的使用寿命，避免由于疲劳引起的结构失效。
5. 防腐防蚀：考虑到飞机在恶劣环境中的使用，设计中需要采取措施，如防腐涂层、防蚀合金等，保证飞机结构的耐久性和可靠性。
二、飞机结构设计的基本方法在飞机结构设计中，常用的方法包括以下几种：1. 强度计算：通过数学和物理原理，计算出飞机所受载荷引起的应力和变形情况，以评估结构的强度，指导结构的设计和材料的选择。
2. 有限元分析：有限元分析是一种数值计算方法，将结构离散成有限数量的单元，通过求解单元之间的相互作用，得到结构的应力和变形情况。
3. 模型试验：通过制作飞机结构的缩比模型，进行试验加载，观察和测量结构的应力和变形情况，验证计算结果的准确性。
4. 结构优化：采用优化算法，结合有限元分析等方法，寻找最佳的结构形式和材料尺寸，以满足设计要求并提高结构的性能。
5. 数据统计与验证：通过实际飞机的运行数据，进行故障统计和分析，验证设计和计算的准确性和合理性，以优化飞机结构设计。
三、飞机结构设计的挑战与发展趋势随着航空技术的不断发展，飞机结构设计面临着越来越多的挑战和需求。
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飞机部件课程设计任务
一、题目：长空无人机方向舵设计
垂直安定面
方 向 舵
平尾弦平面
机身纵轴
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二、要求： 1、完成技术总结报告一份、设计图纸4～5张，包括 方向舵理论图、方向舵装配图及零件图、组件图。 2、所设计的方案除满足设计使用要求外，应强度、 刚度好、工艺性好、维护方便、生产周期短和经 济、可靠，以及综合这些因素下重量最轻。
垂尾翼型（垂尾前缘为原点）
X
Y
（单位：mm）
1112.0
23.66
0
0
3.48
9.97
…
…
ห้องสมุดไป่ตู้
1042.0
29.58
1181.5
17.75
1320.5
5.92
1390
0
方向舵前段外形（方向舵前缘为原点） （单位：mm）
X Y 0 0 20 12.80 40 17.80 62 19.60 80 19.40
载荷沿展向分布的规律（左图），载荷与弦长成正比， 载荷沿弦向分布的规律（右图），压心在0.293b处。
2p
p
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部件装配时考虑的问题
1 ．翼肋为何设计为半肋，并且左右肋错开一定 的位置？ 2．梁为何设计成 U 型而不是通常的工字型？ 3．端肋的腹板为何在内侧？ 4． … …
•零件图的尺寸标注除了要注意它的装配基准，要保证零件与 其装配件之间的协调关系外，还要注意它的加工基准，以便 于加工、装配和测量。
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钣金零件图绘制的注意事项：
(1)若用模子制造零件，必须给出定位孔的位置和孔径； (2) 有外形要求的零件，如框、肋，按模线样板制造的，图上 不必给出零件外形尺寸，但在附注中应说明“按模线样板 制造”，并在图中注出安装基准，如对称轴线、弦线； (3) 钣金零件一般不需画展开图，但钣弯零件要画展开图，以 便按零件毛坯外形下料，并弯曲成要求的形状尺寸。展开 图用双点划线画在某一视图上； (4)钣金零件的标准结构形状，如减轻孔、加强槽、下陷、缺 口等的选择和表示方法均应按航空部标准HB0标注,不注尺 寸，只注代号。
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四、长空无人机方向舵设计原始数据和参考资料 2. 外载荷 按飞机强度规范确定方向舵载荷及其分布。 安全系数f=1.2 3. 参考资料
长空一号方向舵实物、图纸和计算报告。
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六、参考资料
1．《飞机设计手册》第三册 2．《航空机械设计手册》 3．《航空材料标准手册》 4．《飞机零构件设计》 5．《飞机构造设计常用参考资料》 6．《军用飞机强度规范》 7．《机械制图》 8．《理论力学》 9．《材料力学》
并绘制理论图。
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课程设计步骤和方法
四、部件和零组件的详细设计和计算
1、部件各主要构件，连接件的设计和强度计算。
2、重要零，组件的构造设计(尤其是课程设计指定的
零、组件要详细设计)，确定构造型式、连接型式、
零件外形、几何尺寸、选用材料和工艺方法，进 行零件和连接强度计算。
3 、必要的话应对部件或重要部位进行刚度计算，以
3、所设计的文件和图纸应符合国家或部标准、符合 生产使用单位要求。
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三、内容和步骤： 1、调查研究，确定初步方案。
2、绘制内力分布图
3、设计计算
4、绘制理论图（比例1:2）
5、配重设计和重量计算
6、绘制装配图（比例1:1）
7、零件设计、绘制零、组件图
8、整理技术报告
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四、长空无人机方向舵设计原始数据和参考资料 1. 几何数据 方向舵平面几何尺寸及协调关系。 方向舵在XOY平面内的外形由垂尾翼型的 后段和方向舵前段外形决定。
• 视图 • 理论外形 • 内容 • 重要部位的表示方法
• 设计基准
• 线型 • 可见性
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飞机设计图纸的绘制
二、部件运动图的绘制
• 协调运动部件各组成部分间、运动部分 与相邻不动部分间的关系 • 表示运动过程和极限位置状态的空间位 置和参数
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飞机设计图纸的绘制
三、部件装配图的绘制 • 视图 • 装配图内容 • 无图零件 • 装配基准 • 图号编制 • 图号或代号的表示 •标准件或成品代号 •紧固件的表示 •明细表 •材料栏 •技术要求 •对称件
表 面 粗 糙 度
热 处 理 σb=120±10kg/mm2 表面处理 镀 锌
?3
60°
2
M45×1.5-2a
2
R5
9 75 89 60
注： 1.锐角倒圆R0.5。 2.一般尺寸公差按HB5800-82。 3.保险孔按HB0-9-c。 4.倒角与螺纹同深。 5.检印打在六角头9毫米宽的侧壁上。 6.退刀槽按HB246-75。 7.热处理σb=1180±100MPa， 热处理按10As326。
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四、零件图
零件图是表示单独零件的图样，图上应有 制造验收所必须的图形，数据和技术要求。
•零件图主要表示零件本身的形状和构造，因此要合理选择零 件材料，零件的构造尺寸要标注完整。
•零件图要合理地选择零件制造方法，如冲压、锻造、铸造、 机加等，它的工艺方法和要求要全部准确地表示出来，如尺 寸公差配合、热处理、表面处理、表面粗糙度要求等。 •有重要配合要求的尺寸应留有加工余量。
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飞机部件课程设计
指导教师：王强 徐惠民 航空宇航学院飞机设计技术研究所
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飞机部件课程设计的目的
• 通过课程设计，提高独立工作和分析问 题的能力，培养科学的严谨的学风
• 通过课程设计初步掌握飞机部件设计的 方法 • 通过课程设计进一步熟悉和掌握工程设 计的基本技能
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七、评分标准
具有扎实的基础理论知识，能够独立地综合应用所学 优 知识，分析设计中的问题，积极、主动、全面地完成设计 任务，设计计算书步骤简练、清楚正确，设计图纸质量好， 符合现行规范及国家制图标准。 良 具有较好的基础理论知识，积极、主动地完成设计任 务，设计计算书步骤清楚正确，设计图纸质量较好。 中 介于良好、及格之间 及 基本理论知识基本清楚，基本完成规定的设计任务， 格 计算方法、过程无明显概念性错误，图纸基本表明了设计 意图。 不 缺乏基本的基础理论知识，没有较全面完成规定的设计 及 任务、或弄虚作假、严重违反纪律。 格
零件图
3～4号纸3张
设计图纸布局
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课程设计步骤和方法
一、准备阶段
1．根据课程设计任务书熟悉和分析设计任务； 2．收集资料并热悉与分析同类型部件特点 (实物或图纸、资料)； 3．拟订课程设计计划。
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课程设计步骤和方法
二、初步确定部件构造方案
1．选择部件构造型式、结构受力型式、构造分离面、 主要受力构件布置，交点位置、交点型式及各 主要受力构件型式和连接关系； 2. 选择传动部件传动机构型式，传动线系布置、交 点位置和构造型式； 3．确定系统工作参数，各附件型式和安排位置； 4．这时可以在草稿纸上勾划出自己的设计方案，以 便在进一步设计时不断比较与修改。
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重要部位的表示方法
部件的一些重要部位如转轴轴线、交点、梁和 肋轴线等应用文字表示 。
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图号编制
飞机生产图样的编号是按装配隶属关系进行编 号的(按HB5612.2-88的规定)。
机型代号
△ X △ – X X X X - X
机种代号 机种序号 改进机型代号 零、组件代号 分组件代号 部件代号
课程设计的内容和要求
一、技术总结报告内容和要求
1.部件结构方案论证 2.部件设计的工程计算 3.部件强度计算和刚度计算 4.重量计算 5.工艺方案拟定 6.总结
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课程设计的内容和要求
二、绘制设计图纸的内容和要求
部件理论图（或运动图） 2号纸1张
部件装配图（或运动图）
组件图
0号纸1张
1号纸1张
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课程设计步骤和方法
三、部件载荷计算，绘制部件理论图
1. 按强度规范要求确定部件设计情况，外载荷及载
荷分布规律；
2. 简化结构计算模型、计算交点载荷、绘制结构内
力图（剪力、弯矩、扭矩图）； 3. 传动系统传动比计算和分配，确定各交点载荷；
4. 在此基础上进行结构协调，综合设计、工艺、使
用和经济可靠性诸方面要求，最后确定结构方案，
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图号或代号的表示
(1)有图零件(组件)的图号用细实线从零件开始引出一引线， 在引线端部画一水平线和φ 20mm的园(引线必须通过园心，但 在园内不画出)，图号在园内标注，如图2所示。 (2)无图零件则在引出线端部画φ 10mm的园，园内所标图号可 省略基本图号。若无图零件是对称件，则园内标注单号，园 外右下方标注双号，如图3所示。
满足指标要求。
4、系统及附件性能、参数的详细计算。
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课程设计步骤和方法
五、绘制生产图纸
1、考虑部件装配顺序，绘制部件装配图 2、选择一组有代表性的重要零、组件，绘制组件（如焊 接件或螺接件、铆接件)装配图和零件图，并考虑它们 的装配或加工工艺性．在绘制组件或零件图时，要注 意它们与部装图的协调。 3、在绘制图纸过程中，可能会遇到各种矛盾，如结构之 间的协调，设计与工艺之间的矛盾等事先未考虑到的 问题。此外，设计工作中各项设计指标的限制，如重 量指标、经济性等。因此，要不厌其烦地反复深入， 不断修改和完善，最后完成全部图纸。
? 45
? 50
?6
5
2 2 2 2
版次 标记 设 校 审 批 审 标 工 冶 计 对 核 准 定 准 艺 金 更改单号 签名及日期 图纸起止批次 装配图号 件 数 件 号 适用批次