[发明专利]一种飞机机轮轮毂螺栓孔口处对接面的设计方法

说明书

一种飞机机轮轮毂螺栓孔口处对接面的设计方法，通过降低螺栓孔口处轮毂对接面的接触面积，使轮毂螺栓孔口处由常规的接触状态改为非接触状态，螺栓预紧时轮毂螺栓孔口处所受的弯矩增大，弯曲应力增大，使得螺栓预紧时轮毂对接面结构螺栓孔口处所受的应力高于常规轮毂对接面结构螺栓孔口处所受的应力。而在疲劳载荷作用下常规轮毂对接面结构螺栓孔口处的应力等于本发明轮毂对接面结构螺栓孔口处的应力。相比于现有技术，本发明设计的轮毂对接面一个疲劳循环下轮毂螺栓孔口处的最小应力增大，轮毂螺栓孔口处的最大应力保持不变，从而降低轮毂螺栓孔口处的疲劳应力幅，提高了轮毂螺栓孔口处的疲劳寿命。

技术领域

本发明涉及飞机机轮设计领域，涉及一种飞机机轮轮毂螺栓孔口处对接面的设计方法。

背景技术

随着现代飞机机轮寿命要求的不断提高，对开式结构飞机机轮越来越多的应用于国内军机和民机，特别是前机轮和民机的主机轮大多采用对开式结构。通过对国内外多种对开式机轮轮毂疲劳断裂部位的统计，发现绝大多数对开式结构机轮轮毂断裂部位多在机轮轮毂的螺栓孔口处。目前，国内采用的对开式结构的飞机机轮轮毂对接面为两平面连接，两平面完全贴合，在对接面与螺栓孔口的交界处通常采用倒圆或倒角，虽然结构简单，但普遍存在螺栓孔处口容易出现疲劳开裂的问题。国外有对开式结构飞机机轮轮毂对接面为非平面连接，其螺栓孔口处疲劳寿命相对较高，但是并未公开该结构的具体设计方法。

发明内容

为克服现有技术中存在的机轮轮毂的螺栓孔口处易发生疲劳断裂的不足，本发明提出了一种飞机机轮轮毂螺栓孔口处对接面的设计方法。

所述的飞机机轮轮毂中，内半轮毂对接螺栓孔周围为凹弧面，外半轮毂对接螺栓孔周围亦为凹弧面；所述内半轮毂对接面和外半轮毂对接面结构完全对称。其特征在于，具体过程是：

步骤1，确定轮毂螺栓孔口处螺栓预紧时的应力S_min和疲劳载荷下的应力S_max：

采用Abaqus软件通过有限元静力分析方法计算得螺栓预紧下轮毂螺栓孔口最小应力S_min和疲劳载荷下轮毂螺栓孔口最大应力S_max。

所述确定轮毂螺栓孔口处螺栓预紧时的应力S_min和疲劳载荷下的应力S_max的具体过程如下：

Ⅰ在Abaqus软件中导入机轮轮毂和螺栓的三维模型；

Ⅱ机轮轮毂和螺栓的三维模型网格划分；

Ⅲ机轮轮毂和螺栓的材料属性定义：

所述的材料属性包括机轮轮毂的材料弹性模量和泊松比，以及螺栓的材料弹性模量和泊松比。

Ⅳ机轮轮毂与螺栓之间的接触面属性定义：

所述接触面属性为机轮内半轮毂与外半轮毂之间的接触类型及摩擦系数、内半轮毂与螺栓之间接触类型及摩擦系数，以及外半轮毂与螺栓之间的接触类型及摩擦系数。

Ⅴ模型分析步定义：

所述模型分析步包括两步，分析步的类型均为静力通用分析：其中第一步用于分析螺栓预紧力，第二步用于疲劳载荷下的螺栓孔口应力分析。

Ⅵ模型载荷边界定义：

对分析步中的轮毂与轴承外环之间接触表面进行固定约束。

所述的固定约束是对轮毂与轴承外环之间的接触表面上所有结点的六个自由度进行完全固定，该接触表面上所有结点的六自由度的值均为0。

第一步中，在螺栓轴线处施加螺栓轴向拉力；第二步中，在轮毂的轮缘圆角至轮胎轮毂结合径处的表面S1处施加轮胎外胀力Q，该轮胎外胀力Q的施力方向与起落架轴的轴线平行，并背离腹板。