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航空轮胎圆形截面钢丝圈缠绕机结构设计及仿真

刘旭峰  
【摘要】:航空轮胎是飞机起飞和着陆过程中唯一与地面接触的部件,是飞机中至关重要的安全部件之一。由于子午航空轮胎与汽车轮胎的制作工艺过程差异很大,而且技术研制难度大、精度要求高,故需使用专用的工装设备进行研制和生产。目前国内最迫切需要开发的子午线航空轮胎工装设备为圆形截面钢丝圈缠绕机。圆形截面钢丝圈不仅受力均匀,而且强度较高,胎圈力学性能优良。国外高性能航空轮胎已普遍采用该结构钢丝圈。然而由于国内缺乏该种钢丝圈缠绕装置,只能采用性能远不及圆形钢丝圈的传统六角形结构钢丝圈。本文旨在对圆形钢丝圈缠绕机装置进行结构设计并进行一系列缠绕成型实验研究。 首先,从缠绕方法上对圆形截面钢丝圈和传统钢丝圈缠绕工艺进行了探讨,确定了圆形钢丝圈缠绕机所具备的功能。确定了圆形钢丝圈数学模型和缠绕所需要的参数。应用ABAQUS仿真软件对圆形钢丝圈进行静力学仿真,定性分析了圆形截面钢丝圈的力学特性及缠绕工艺参数对圆形钢丝圈受力特性的影响。 然后,确定了圆形钢丝圈缠绕机所需具备的功能,明确了圆形钢丝圈缠绕的技术难点,确定了缠绕机的结构设计方案。最终完成了钢丝圈缠绕机绕丝盘驱动系统、钢丝圈夹紧系统、钢丝圈夹紧驱动系统、钢丝剪切系统、缠绕机支架装置等组件的设计。应用Workbench软件对设计的结构进行了静力学和动力学分析,得出结构变形、应力分布、固有频率和振动特性,验证其是否满足设计要求。 最后,对缠绕机样机进行了模态分析实验,验证仿真结果是否与试验结果相符。在现有条件的基础上,对缠绕机样机进行钢丝圈缠绕成型实验,验证钢丝圈缠绕机方案选取和结构设计的合理性。对钢丝圈缠绕重要参数缠绕导程的选取进行实验研究,得出最优缠绕导程。分析了钢丝接头不到位的原因,为控制方程提出了修补参数,完善控制系统。最后对缠绕机样机结构设计提出了改进性建议。


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