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飞机起落架磁流变减震器的设计与试验研究

作　者: 卢铭涛
导　师: 祝世兴
学　校: 中国民航大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 起落架 磁流变减震器 变截面油针 优化仿真 动静态试验
分类号: V226.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


飞机起落架减震器作为飞机重要的减震结构，其减震性能的优劣将直接影响飞机的性能和乘坐的舒适性。鉴于现在所用的被动式起落架减震器在减震方面的不足，需要研究一种新型的智能控制的减震器以改善飞机在起飞、着陆和滑跑时的减震性能。磁流变液是一种性能优良、用途广泛的智能材料，其流变特性在磁场作用下是瞬时可逆的，而且流变之后的剪切屈服强度与磁感应强度具有稳定的对应关系。以磁流变液为填充介质的磁流变减震器具有精确的实时控制能力、连续可逆变化的阻尼力、低电压低功耗以及简单的结构和良好的稳定耐久性能。因此，磁流变减震器是一种典型的可控流体减震器，在半主动控制方面具有广泛的应用前景，为改善飞机、汽车以及桥梁等方面的减震性能提供了切实可用的途径。本文在参考前人研究的磁流变减震器的基础上，结合飞机起落架减震器的实际结构，设计了一种环形间隙节流与油针共同作用的磁流变减震器。利用流体力学理论、磁流变液理论和磁流变减震器设计的基本知识，对该磁流变减震器的结构进行了磁路、油针、气室等结构的设计，最后通过ANSYS的APDL语言对磁路进行了优化分析，通过线性插值理论对油针截面进行优化设计，从而使结构更加合理。通过对该减震器的动、静态试验表明，该减震器的阻尼力不仅能实现电流控制还能实现行程控制，在电流控制失效时阻尼力仍可调，依然具有良好的减震性能；该减震器的磁路利用率高，阻尼力可调范围大，密封良好，充气式的结构不仅简化了其结构，提高了响应速度，还大大降低了加工制造成本，这些使磁流变减震器的结构更接近于飞机起落架减震器的结构，为磁流变减震器在飞机上的应用提供了一定的参考。本文在最后还针对所研究的成果进行了总结与展望，为磁流变减震器及其在飞机上的应用研究指出了新的方向。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-18
  1.1 研究背景  11-13
  1.2 磁流变技术及其研究进展  13-14
  1.3 飞机起落架减震技术的发展  14-16
  1.4 本课题研究的目的、意义和主要内容  16-18
第二章 磁流变液及其性能  18-23
  2.1 磁流变液的组成  18-20
  2.2 磁流变液的磁流变效应  20-21
  2.3 磁流变液的主要性能及其影响因素  21-22
    2.3.1 磁流变液的性能  21
    2.3.2 影响磁流变液性能的主要因素  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章 飞机起落架磁流变减震器的理论分析  23-34
  3.1 基于磁流变液的减震器  23-29
    3.1.1 磁流变减震器的工作模式  23-24
    3.1.2 磁流变减震器常用的力学模型  24-28
    3.1.3 磁流变减震器的结构  28-29
  3.2 基于磁流变减震器的飞机起落架  29-33
    3.2.1 起落架磁流变减震器的结构及其工作原理  29-31
    3.2.2 起落架磁流变减震器的力学模型  31-33
  3.3 本章小结  33-34
第四章 飞机起落架磁流变减震器的设计  34-52
  4.1 磁流变减震器的结构设计  34-35
    4.1.1 结构设计方案  34-35
    4.1.2 结构优点  35
  4.2 结构尺寸参数的选择  35-37
  4.3 磁路设计  37-39
  4.4 气室的设计  39-41
  4.5 油针的设计  41-44
  4.6 磁流变减震器材料的选用  44-49
    4.6.1 磁芯材料的选择  44-46
    4.6.2 磁流变液的选择  46-47
    4.6.3 其他金属材料的选择  47-48
    4.6.4 导线的选择  48
    4.6.5 密封元件的选择  48-49
  4.7 减震器主要受力零件的强度校核  49-51
  4.8 本章小结  51-52
第五章 磁流变减震器的有限元分析与结构优化  52-62
  5.1 磁路的有限元分析  52-58
    5.1.1 ANSYS的有限元分析概述  52-53
    5.1.2 APDL语言在磁路结构设计中的应用  53-55
    5.1.3 磁路结构的参数化优化设计  55-58
  5.2 油针截面的优化  58-61
    5.2.1 三点拟合曲线及插值系数的取值范围  58-60
    5.2.2 优化前后油针孔处阻尼力的变化对比  60-61
  5.3 本章小结  61-62
第六章 磁流变减震器的实验研究  62-78
  6.1 振动试验台介绍  62-65
  6.2 试验前的准备工作  65-66
  6.3 磁流变减震器的静态特性试验  66-75
    6.3.1 实验原理介绍  66-67
    6.3.2 实验结果分析  67-75
  6.4 磁流变阻尼器的动态特性试验  75-77
    6.4.1 实验原理介绍  75-76
    6.4.2 实验结果分析  76-77
  6.5 本章小结  77-78
第七章 结论与展望  78-81
  7.1 结论  78-79
  7.2 展望  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-87
作者简介  87

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 飞机构造与设计 > 起落装置 > 起落架减震器
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