一種平尾接頭及其設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直升機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種平尾接頭及其設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]平尾接頭是直升機(jī)全動(dòng)平尾中最關(guān)鍵的部位，其作用為擴(kuò)散作動(dòng)器載荷到機(jī)身結(jié)構(gòu)上。
[0003]現(xiàn)有平尾接頭為兩個(gè)接頭的組合，用以擴(kuò)散載荷，這種形式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)裝配要求很高，而且其重量大，傳力不夠直接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種平尾接頭及其設(shè)計(jì)方法，以解決或至少減輕技術(shù)背景中所述的平尾接頭所存在的問題。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:提供一種直升機(jī)平尾接頭的設(shè)計(jì)方法，包含以下步驟:步驟一:構(gòu)建平尾接頭模型；步驟二:通過拓?fù)鋬?yōu)化確定步驟一中構(gòu)建的平尾接頭模型最優(yōu)的材料分布形式；步驟三:通過尺寸優(yōu)化確定經(jīng)步驟二優(yōu)化后的平尾接頭模型最優(yōu)的厚度值；步驟四:通過實(shí)驗(yàn)校核優(yōu)化后平尾接頭的靜強(qiáng)度、剛度與疲勞強(qiáng)度。
[0006]優(yōu)選地，所述步驟一中構(gòu)建平尾接頭模型需要考慮其結(jié)構(gòu)形式、材料選用、連接方式、空間布局以及制造性。
[0007]優(yōu)選地，所述步驟二中在確定最優(yōu)材料分布形式的同時(shí)，需要根據(jù)平尾接頭尺寸的大小，確保設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有可制造性。
[0008]優(yōu)選地，所述材料分布形式包含平尾接頭結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性約束和抜模方向的約束。
[0009]優(yōu)選地，所述步驟三中的尺寸優(yōu)化采用了變形控制技術(shù)和應(yīng)力控制技術(shù)，以滿足靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度要求。
[0010]優(yōu)選地，所述確定材料最優(yōu)分布形式的依據(jù)為，根據(jù)輸入的載荷檢測(cè)平尾接頭的剛度。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟三中通過尺寸優(yōu)化確定平尾接頭最優(yōu)的厚度值，依據(jù)為，根據(jù)輸入的載荷檢測(cè)平尾接頭的應(yīng)力、剛度及疲勞強(qiáng)度。
[0012]—種直升機(jī)平尾接頭，安裝在垂尾前梁上，所述平尾接頭為整體結(jié)構(gòu)，包含連接部和兩個(gè)對(duì)稱部，所述對(duì)稱部關(guān)于所述連接部對(duì)稱，所述連接部上設(shè)置有連接耳片，所述平尾接頭通過所述耳片與作動(dòng)器連接。
[0013]優(yōu)選地，所述連接部的兩側(cè)邊與所述對(duì)稱部的一側(cè)邊形成第一夾角，兩個(gè)對(duì)稱部的側(cè)邊形成第二夾角。
[0014]優(yōu)選地，所述第一夾角的角度為110度至120度，所述第二夾角的角度為60度至70度。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
[0016]本發(fā)明的平尾接頭設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)過程中采用了拓?fù)鋬?yōu)化和尺寸優(yōu)化，通過拓?fù)鋬?yōu)化確定了平尾接頭材料的最優(yōu)分布形式，然后通過尺寸優(yōu)化確定了平尾接頭最優(yōu)的厚度值。使用本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)的平尾接頭重量較輕，且承載承受力大。
[0017]本發(fā)明的平尾接頭為整體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，連接方便。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的直升機(jī)平尾接頭設(shè)計(jì)方法的流程圖；
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明方法設(shè)計(jì)的平尾接頭的示意圖；
[0020]圖3是圖2所示的平尾接頭的軸測(cè)圖。
[0021]其中，1-連接部，2-對(duì)稱部，3-耳片，4-加強(qiáng)筋。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0024]如圖1，一種直升機(jī)平尾接頭的設(shè)計(jì)方法，包含以下步驟:步驟一:構(gòu)建平尾接頭模型；步驟二:通過拓?fù)鋬?yōu)化確定步驟一中構(gòu)建的平尾接頭模型最優(yōu)的材料分布形式；步驟三:通過尺寸優(yōu)化確定經(jīng)步驟二優(yōu)化后的平尾接頭模型最優(yōu)的厚度值；步驟四:通過實(shí)驗(yàn)校核優(yōu)化后平尾接頭的靜強(qiáng)度、剛度與疲勞強(qiáng)度。
[0025]在步驟一中構(gòu)建平尾接頭模型時(shí)，需要考慮其結(jié)構(gòu)形式、材料選用、連接方式、空間布局以及制造性。
[0026]平尾接頭的結(jié)構(gòu)形式要考慮其在滿足承載能力的同時(shí)，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡可能小，以節(jié)省安裝空間。
[0027]平尾接頭在選用材料時(shí)，主要考慮材料承載能力，在能夠承受大載荷的前提下，其重量應(yīng)該盡可能的小。
[0028]步驟二中在確定最優(yōu)材料分布形式的同時(shí)，需要根據(jù)平尾接頭尺寸的大小，確保設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有可制造性。主要考慮在加工過程中的工藝性，如鉆頭直徑和長(zhǎng)度，盡量避免細(xì)長(zhǎng)孔的出現(xiàn)，同時(shí)還要考慮平尾接頭的倒角的大小，以減少受力時(shí)的應(yīng)力集中。
[0029]在確定平尾接頭的材料分布形式時(shí)，主要涉及平尾接頭結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性約束和抜模方向的約束。具體為:根據(jù)平尾接頭安裝位置的尺寸限制及平尾接頭安裝方式的分析，確定平尾接頭加強(qiáng)筋的布置位置；從制造簡(jiǎn)單性考慮，可將接頭設(shè)計(jì)為對(duì)稱形式，便于制造。
[0030]步驟三中的尺寸優(yōu)化采用了變形控制技術(shù)和應(yīng)力控制技術(shù)，以滿足靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度要求。具體為:根據(jù)設(shè)計(jì)要求，平尾接頭在額定載荷下的變形不能超過2.0mm ;根據(jù)材料的強(qiáng)度性能確定其應(yīng)力控制數(shù)值為不超過470MPa ;根據(jù)其疲勞壽命要求，確定其壽命不小于10000小時(shí)。
[0031]確定平尾接頭材料最優(yōu)分布形式的依據(jù)為，根據(jù)輸入的載荷檢測(cè)平尾接頭的剛度，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，平尾接頭在額定載荷下的變形不能超過2.0mm。
[0032]步驟三中通過尺寸優(yōu)化確定平尾接頭最優(yōu)的厚度值，依據(jù)為，根據(jù)輸入的載荷檢測(cè)平尾接頭的應(yīng)力、剛度及疲勞強(qiáng)度。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，平尾接頭在額定載荷下的變形不能超過2.0mm ;根據(jù)材料的強(qiáng)度性能確定其應(yīng)力控制數(shù)值為不超過470MPa ;根據(jù)其疲勞壽命要求，確定其壽命不小于10000小時(shí)。
[0033]—種直升機(jī)平尾接頭，安裝在垂尾前梁上，平尾接頭為整體結(jié)構(gòu)，包含連接部1和兩個(gè)對(duì)稱部2，對(duì)稱部2關(guān)于所述連接部1對(duì)稱，連接部1上設(shè)置有連接耳片3，平尾接頭通過所述耳片3與作動(dòng)器連接。
[0034]在本實(shí)施例中，連接部1的兩側(cè)邊與對(duì)稱部2的一側(cè)邊形成第一夾角，兩個(gè)對(duì)稱部2的側(cè)邊形成第二夾角。所述第一夾角的角度為110度至120度，所述第二夾角的角度為60度至70度。
[0035]在本實(shí)施例中，第一夾角設(shè)置為115度，第二夾角設(shè)置為65度。
[0036]可以理解的是，所述第一夾角的角度可以根據(jù)實(shí)際情況。例如，在一個(gè)備選實(shí)施例中，所述第一夾角的角度設(shè)置為110度，在另一個(gè)備選實(shí)施例中，第一夾角設(shè)置為120度；且第一夾角的角度可以在110度至120度之間根據(jù)需要任意設(shè)定。
[0037]可以理解的是，所述第二夾角的角度可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。例如，在一個(gè)備選實(shí)施例中，第二夾角設(shè)置為60度，在另一個(gè)備選實(shí)施例中，第二夾角設(shè)置為70度；且第二夾角的角度可以在60度至70度之間根據(jù)需要任意設(shè)定。
[0038]在平尾接頭的中部沿連接部1和對(duì)稱部2設(shè)置有加強(qiáng)筋4，加強(qiáng)筋4可以提高平尾接頭的剛度。
[0039]最后需要指出的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直升機(jī)平尾接頭的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包含以下步驟: 步驟一:構(gòu)建平尾接頭模型； 步驟二:通過拓?fù)鋬?yōu)化確定步驟一中構(gòu)建的平尾接頭模型最優(yōu)的材料分布形式； 步驟三:通過尺寸優(yōu)化確定經(jīng)步驟二優(yōu)化后的平尾接頭模型最優(yōu)的厚度值； 步驟四:通過實(shí)驗(yàn)校核優(yōu)化后平尾接頭的靜強(qiáng)度、剛度與疲勞強(qiáng)度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)平尾接頭的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟一中構(gòu)建平尾接頭模型需要考慮其結(jié)構(gòu)形式、材料選用、連接方式、空間布局以及制造性。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)平尾接頭的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟二中在確定最優(yōu)材料分布形式的同時(shí)，需要根據(jù)平尾接頭尺寸的大小，確保設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有可制造性。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直升機(jī)平尾接頭的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述材料分布形式包含平尾接頭結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性約束和抜模方向的約束。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)平尾接頭的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟三中的尺寸優(yōu)化采用了變形控制技術(shù)和應(yīng)力控制技術(shù)，以滿足靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度要求。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直升機(jī)平尾接頭的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述確定材料最優(yōu)分布形式的依據(jù)為，根據(jù)輸入的載荷檢測(cè)平尾接頭的剛度。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)平尾接頭的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟三中通過尺寸優(yōu)化確定平尾接頭最優(yōu)的厚度值，依據(jù)為，根據(jù)輸入的載荷檢測(cè)平尾接頭的應(yīng)力、剛度及疲勞強(qiáng)度。8.—種直升機(jī)平尾接頭，安裝在垂尾前梁上，其特征在于:所述平尾接頭為整體結(jié)構(gòu)，包含連接部(1)和兩個(gè)對(duì)稱部(2)，所述對(duì)稱部(2)關(guān)于所述連接部(1)對(duì)稱，所述連接部(1)上設(shè)置有連接耳片(3)，所述平尾接頭通過所述耳片(3)與作動(dòng)器連接。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直升機(jī)平尾接頭，其特征在于:所述連接部(1)的兩側(cè)邊與所述對(duì)稱部(2)的一側(cè)邊形成第一夾角，兩個(gè)對(duì)稱部(2)的側(cè)邊形成第二夾角。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直升機(jī)平尾接頭，其特征在于:所述第一夾角的角度為110度至120度，所述第二夾角的角度為60度至70度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直升機(jī)平尾接頭及其設(shè)計(jì)方法，涉及直升機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。所述直升機(jī)平尾接頭的設(shè)計(jì)方法包含以下步驟，步驟一：構(gòu)建平尾接頭模型；步驟二：通過拓?fù)鋬?yōu)化確定步驟一中構(gòu)建的平尾接頭模型最優(yōu)的材料分布形式；步驟三：通過尺寸優(yōu)化確定經(jīng)步驟二優(yōu)化后的平尾接頭模型最優(yōu)的厚度值；步驟四：校核優(yōu)化后的結(jié)果。所述直升機(jī)平尾接頭為整體結(jié)構(gòu)，包含連接部和兩個(gè)對(duì)稱部，對(duì)稱部關(guān)于連接部對(duì)稱，連接部上設(shè)置有耳片，平尾接頭通過耳片與作動(dòng)器連接。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的平尾接頭設(shè)計(jì)方法通過拓?fù)鋬?yōu)化確定了平尾接頭材料的最優(yōu)分布形式，通過尺寸優(yōu)化確定了平尾接頭最優(yōu)的厚度值。使用本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)的平尾接頭重量輕，承載力大。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN105279336
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510742536
【發(fā)明人】張橋, 吳遠(yuǎn)飛, 呂樂豐, 邢益輝, 馬鳳飛, 王瑩, 邵元新
【申請(qǐng)人】中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年11月4日