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1、河北工业大学2013届本科毕业论文河 北 工 业 大 学毕 业 论 文作 者： 学 号： 学 院： 机械工程学院 系(专业)： 车辆工程 题 目： 飞机牵引车车架结构设计分析 指导者： 评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 2013年 5月 24日毕业设计（论文）中文摘要飞机牵引车车架结构设计分析摘要： 飞机牵引车是用于牵引或顶推飞机的作业车辆，是现代机场必不可少的一种地面保障设备，通过牵引车牵引，飞机可以实现入库、移向跑道等功能。现代汽车绝大多数都有作为整车骨架的车架，车架是整个汽车的基体，它支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内外的各种载荷。因此，车架必须具有足够的强度和刚度，才能够保证
2、汽车的安全性和舒适性。 本课题针对飞机牵引车的技术需求，设计飞机牵引车车架，对车架结构进行设计、建模及计算分析。本论文把CAD的二维绘图技术、UG的三维建模技术应用到无杆式飞机牵引车的车架结构设计中，并合理运用ANSYS软件的有限元分析技术来分析车架的强度，得到车架变形后的结构显示及模型的位移、应力云图，从而验证车架设计的正确性。关键词： 飞机牵引车 车架 设计 建模 有限元分析河北工业大学2013届本科毕业论文毕业设计（论文）外文摘要Title The structural Design and Analysis of frame for Aircraft Tractor AbstractA
3、ircraft towing tractor as an important airport ground support equipment,is used for towing or pushing various aircraft on the ground.he frame is the matrix of motor vehicles, which support the connection of the parts of motor vehicles and from vehicles under a variety of internal and external load.
4、Therefore, the frame must have sufficient strength and rigidity in order to ensure the vehicle safety and comfort.The topic for the technology needs of aircraft tow tractor,aircraft,tractor frame design,the frame structure design,modeling and computational analysis.In this thesis,two-dimensional gra
5、phics technology to CAD,UG three-dimensional techniques applied to the tractor frame Rod aircraft structural design,analysis and the rational use of limited ANSYS Software Element analysis techniques to analyze the strength of the frame to get the frame of the stress,strain and deformation of the st
6、ructure after cloud display,which verifies the correctness of the frame design.Keywords： Aircraft Tractor Frame Design Modeling FEA- 1 -目 录1 绪论111课题研究的意义112飞机牵引车的发展过程113本次毕业设计的主要工作22 飞机牵引车的概述32.1 飞机牵引车的结构特点和性能32.2 飞机牵引车的分类42.3飞机牵引方式的发展变革52.3.1有杆式牵引车52.3.2无杆式牵引车62.4新制造工艺的应用72.4.1液压成形技术72.4.2激光焊接技术73
7、汽车车架结构设计73.1 汽车车架的功用及设计要求73.2 汽车车架的类型及特点84 飞机牵引车车架结构设计及建模104.1飞机牵引车车架设计要求104.2飞机牵引车的技术参数与说明114.3飞机牵引车车架的选择与设计134.4飞机牵引车车架的CAD建模154.5飞机牵引车车架的UG建模175 飞机牵引车车架的有限元强度分析205.1有限元分析软件介绍205.2 ANSYS软件概述215.2.1 ANSYS在计算机辅助工程中的地位215.2.2 ANSYS软件的主要技术特点225.2.3 ANSYS软件的主要组成235.2.4 ANSYS软件的主要功能235.2.5 ANSYS软件的与本次设计
8、联系245.3 ANSYS结构静力分析255.4 飞机牵引车车架强度分析过程27结 论40参 考 文 献41致 谢421 绪论11课题研究的意义飞机牵引车是一种重要的机场地面设备，起着举足轻重的作用。在现代民航机场上,飞机牵引车要承担如下作业: 将停靠在登机桥旁的飞机顶推离桥,直到有足够的场地让飞机靠自身动力向前滑行为止；将飞机由停机坪牵引至登机桥或客机坪上附近,供旅客上飞机等等。飞机机头部分的重量全部作用在车架上，车架的承载能力显然十分重要。车架是车辆总体构造的基础，在承受飞机前起落架载荷的同时，还要承受工作中的颠簸和震动的冲击。基于车架对车身所起的重要作用，车架必须具保证较高的强度，进行车
9、架设计时必须注意到结构的合理性，还应兼顾结构的复杂度、料厚等，从而保证汽车的安全地移动飞机。12飞机牵引车的发展过程 在航空业发展初期，飞机机型简陋又轻巧，两三个人即可用手移动飞机，后来随着飞机数量的增加和使用频率的提高，尤其是中、大型飞机的诞生，人们不得不利用机械动力替代人力。说到利用机械动力移动飞机，首先想到的是当时社会上已有的可利用的车辆，因此早期的飞机移动都是借用其他车辆代行牵引车职能，例如第二次世界大战期间，用农用拖拉机牵引飞机的事情就说明这一点，农用拖拉机起的就是代替牵引车的作用。代用车辆是从人力到专业飞机牵引车的一种过渡，从技术和安全层面看，它具有一定的局限性；同时随着飞机的越来
10、越大，其弱点就更加突出。目前虽仍有一些国家的机场在使用它，但使用量越来越少，且一般都用于牵引中小型飞机。所以，飞机牵引车由代用车辆发展到专用车辆是一种必然趋势，专用车辆即能保证专业作业水准，又能提高作业效率，而且可以提高牵引车对飞机的适应能力，更进一步满足飞机牵引的需求。传统结构的飞机牵引车是通过专用牵引杆将牵引力传递到飞机的前起落架上来移动飞机的。由于这种牵引方法是用人工来进行挂接、脱卸牵引杆，不仅费时费力，而且对不同型号的飞机还需要配备不同的牵引杆。在国外，针对传统式飞机牵引车的缺陷，有人设想不用牵引杆来完成飞机的拖曳和顶推工作，而是直接将飞机的前轮载在牵引车身上。如西德克劳斯曼弗公司设计
11、的一种牵引车飞机运载系统(Plane Transport System)，简称PTS。这种牵引方式操作非常简便，行驶起来既安全又可增加车速，可以说是飞机牵引车发展之路上的一个重大贡献。到20世纪80年代初期，德国汉莎航空公司与德国制造商共同构思研制出世界上第一台无拖把飞机牵引车。这种牵引车的特点是运行成本底，减少了牵引杆等附属设备，由于在牵引作业过程中飞机与牵引车之间形成整体, 进而提高了车辆的操纵性。在国内，在90年代中期，由我国北京金轮公司研制的小型无杆式牵引车问世，先后与苏27、J7等飞机对接并已少量装备部队，由于其局限在内场使用而使其技术潜力未能充分发挥。随后又与海装驻汉中、阎良军代表
12、室联合研制成功的K/DWC工A无杆式牵引车。我国目前只有北京、山东的少数几家企业生产飞机牵引车，产品主要用于中小型飞机，国产传统型牵引车牵引力在200KN以上的车型很少，无杆飞机牵引车产品都集中在牵引力在200KN以下的档次。国产的无杆牵引车虽然起步较晚，但近几年发展迅速。目前国产军用无杆飞机牵引车从大到小已逐渐形成系列，产品可以覆盖现役的120t以下的大部分飞机机型。同时，民航的无杆飞机牵引车目前还处于研究试验阶段，已拥有多项该技术的专利，并生产出样机，但尚未实现批量化生产。13本次毕业设计的主要工作飞机牵引车是飞机地面移动的主要载运工具，本次毕业论文主要进行无拖把飞机牵引车车架结构部分设计
13、分析。飞机牵引车车架通常采用蟹型结构，通过国查阅国内外飞机牵引车的结构设计特点，设计车架结构，保证该车可以牵引波音747等大型客机要求。 设计参数：飞机牵引车形式-无拖把式； 车架结构-蟹型形式； 轮胎规格：225/55R16实心胎； 具体结构参照天津机场飞机牵引车车架结构形式；本课题要设计无拖把牵引车车架、车桥具体结构，绘制车架结构图纸，建立车架有关数据模型，进行相关的计算分析，利用CAD软件画图，使用造型软件UG建立牵引车车架的三维模型，再用ANSYS进行有限元分析。2 飞机牵引车的概述2.1 飞机牵引车的结构特点和性能1） 外形为了适应飞机牵引车作业的特殊要求，飞机牵引车的外形及内部都与
14、普通的汽车有很大的不同：它要求车的外形比较低，以便于在飞机机翼下以及机身下穿行。为便于把飞机前轮插入牵引车后部的抱轮机构处，一般采用前置驾驶室的布局，而且即使是很大的牵引车，驾驶室的高度也仅有2 m左右，比一般卡车驾驶室的高度低得多。但较低的驾驶室又严重影响了驾驶员向后的视野，因此除了采用尽量降低车身的高度，在车身后部开凹槽和设置反光镜的措施外，有时还可采用升降驾驶室（幅度约为0.50.6m），或在车头车尾各设一个驾驶室的方式来解决。2） 良好的机动性 机场的使用条件要求飞机牵引车有良好的机动性，车身的长度和宽度也尽可能紧凑。现在的飞机牵引车均采用双轴、轮转向的布局。为了满足尽量减小转弯半径的要求，飞机牵引车的轴距和轮距的比值L/B一般小于2.5，有的甚至小于1。许多大中型牵引车还没有转向模式切换系统，除常规的前轮转向外，还可以通过液压系统的切换实现后轮转向、四轮向心转向、四轮“蟹型”转向，以适应不同的作业要求。3）牵引性为了用有限的自重发挥出尽可能大的牵引力，改善牵引车在不利地面条件上的转向性能和制动性能得到良好的表现，现在飞机牵引车大多是四轮驱动的。在平整干燥的混凝土
