门机构运动仿真分析技术研究

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1、门机构运动仿真分析技术研究作者：上海飞机制造冇限公司庞微卢鹄來源：航空制造技术一架飞机有大小十几个舱门,包含登机门、服务门、货舱门、应急门等。舱门结构设计复杂，连杆、较链数用众多，机构运动过程多阶段，运动关系复杂多变。由于舱门上的机构运动关系复杂，如何将这些舱门安装到位一肓是飞机装配的一个难点。为了理清舱门各个机构运动的原理，指导现场工艺人员更好地进行工艺分析，采用CATIA的DMU模块对舱门进行运动机构仿真分析［1］。通过虚拟仿真技术的研究应用，验证舱门机构运动，找出机构中的可调节虽，能指导工人现场安装调试，确保安装的顺利进行，缩短研制及安装周期⑵。民用飞机舱门结构特点分析民用飞机舱门：指

2、民用飞机上带钱链机构，供人员进出或作为舱段主耍维护通道的开口。完整的舱门包禽的主要功能有：开关功能、应急开启功能、安全性功能、滑体预位功能、指示功能、辅助功能等。民用E机舱门结构一•般采用金属材料。山于结构厚度较简，没有内蒙皮，采用连接角片连接横纵梁，采用预变形设计，飞行中正常飞行压差下为30%压缩量，以保证良好的密封性能。舱门结构方式主要有2利U外翻式打开方式与抛放式打开方式。外翻式，如ARJ的货舱门、大客的应急门等，重力方向与舱门运动方向一致；抛放式主要为ARJ的应急门、大客的登机门等，舱门提升后与机身平行沿航向前方打开，各位置垂直提升高度有所不同。舱门的开启过程一般分为3个阶段：首先是

3、对舱门进行解锁；然后对开启手柄进行提升；最后是将门推开的过程。在整个过程屮包含的主要机构有：提升机构、导向机构、平移机构、内手柄及齿轮盒、外手柄机构、扭矩杆机构、阵风锁机构、外伸机构、增压预防、内外手柄机构、滑梯启动机构、驱动机构等。舱门机构的简化机构山若T•个和互联接起來的构件组成。机构中两构件之间直接接触并能作相対运动的可动联接，称为运动副。机构毎个运动模块里血包含若干个运动副。舱门机构运动仿真中涉及到的运动副有:固定副、旋转副、球面副、圆柱副、点线副、滑移副等。其中固定副、旋转副、鬪柱副等运动副在舱门机构中形式单一也相对简单。在舱门机构中冇些特姝形式的运动副，出现的概率高且相对复杂，以

4、下将对这些特殊形式的运动副进行介绍。1特殊球面副球面副是一种很常见的运动副，主要有3个特点：球面副连接2个连杆，有3个旋转H由度；球面副不能添加骡动，不能规定具运动极限［3］；球面副的原点位丁•球和较套的公共屮心点，球面副没有方向，当创建球面副吋，只需制定连杆和球面副的原点。在舱门的机构屮，存在一种特殊的机构,2个连杆没冇球、较套和公共中心点，图1为ARJ21货舱门屮的一处机构所示，构件1的轴肓径小于构件2的孔直径，该轴能在孔中随意转动。研究发现这种结构的运动原理和球面副是相同的：两个构件间冇3个独立的相对运动；具有3个旋转自由度;构件1在构件2的孔隙内做任意角度的旋转。因此，针对舱门机构中

5、这种外形上完全不符合球面副的这类特殊机构，也定义为球面副。市于两个构件没有公共小心点，在具体定义球而副的过程小需要添加辅助点，假设辅助点就是公共屮心点。图1特殊球面副2咼副在平面运动副中，两构件Z间的直接接触冇3种情况：点接触、线接触和面接触。按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。两构件通过面接触构成的运动副称为低副。根据两构件间的相对运动形式，低副又分为移动副和转动副；两构件通过点或线接触构成的运动副称为高副。如凸轮与尖顶推杆构成高副，如两齿轮轮齿啮合处也构成高副［4］。在CATIA的DMU模块屮，有点线副、滑动Illi线副、滚动llh线副、点面副4种高副。舱门机构中包含较多的高副

6、，以点线副居多，其中还包含部分滑动曲线副。这类机构结构形式类似，在实际添加过程中容易混淆，不正当的使用会引起后续错误。针对舱门机构中经常用到的2种高副将做详细介绍。2.1点曲线副点曲线副特点冇：点线副约束第1个构件的一点在笫2个构件上的某个方向上；点线副约束2个构件Z间的2个平动自由度；定义的2个构件Z间冇3个旋转自由度和一个移动自由度；可以添加长度驱动；2个构件在运动过程屮有公共点接触。在ARJ21应急门的上位锁及大客登机门的阵风锁等多处出现点线副。如图2所示，构件1在构件2的某个平面上运动，在构件1的末端有一个突起的锥点，由于构件2的旋转轴和构件1垂直，在实际的运动过程屮构件1的锥点始终

7、都在构件2的某条肓线上运动，即点线接触，将该类机构定义为点线副。图2点线副2.2滑动曲线副滑动曲线副约束一个构件上的一条线与另外一个构件上一条线始终接触，曲线必须是平而曲线，且2个曲线必须在同一个平面内；滑动曲线副约束了2个平动自由度和2个旋转自由隊在人客阵风锁上出现滑动曲线副，如图3所示。构件2的插销在构件1的凹槽内滑动。在运动过程中，构件2的插销的整个圆柱而和构件1的凹槽而都有接触，11构件1和构件2始终