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    飞机休息舱顶灯cad/cae实验-凯发信誉

    来源:互联网    作者:    

    0 引言

    自1917年美国在其使用的dh-4b飞机上开始使用单一白炽灯,以后照明灯数目和种类逐渐增加。1931年美国c-4飞机上应用导光体照明。二战后1940年开始用荧光照明。五十年代西方国家大多数工作是进行红光照明系统中的照明方式进行改进,对照明亮度和照明光色可调性的研究和改进。后来引起座舱照明使用场致发光,如本迪斯公司c-130b和美国f-4。在环境污染严重,保证可持续发展成为全世界探讨和研究的重要课题时代,led的诞生改变了照明产业的格局,成功应用在飞机照明领域。后来相继发展了很多智能照明方法和手段。

    飞机座舱照明面临着一系列错综复杂、相互交织的矛盾。随着矛盾问题的出现,相应解决问题的方法和手段层出不穷。而、作为辅助设计手段,不仅提高工作效率还可以保证可靠性、精确性。本文针对一种飞机休息舱顶灯的研制,采用软件对舱顶灯进行结构设计与分析,得到的结果符合设计指标要求。

    1 飞机休息舱顶灯结构设计

    设计参考标准包括国军标gjb2020-1994《飞机内部和外部照明通用规范》、gjb2020a-2012《飞机内部和外部照明设备通用规范》、gjb455-1988《飞机座舱照明基本技术要求及测试方法》等。航标hb6430-1990《飞机照明设备安装通用规范》、《飞机照明颜色和信号颜色通用要求》等。

    1.1 组成

    休息区舱顶灯由灯罩安装板、灯罩、反光板部件、印制导光板、底盖、连接器及印制板灯组成。光源印制板部件贴装在灯罩安装板内侧壁,灯罩、印制导光板依次装在灯罩安装板内,反光板部件置于印制导光板上;控制印制板部件通过螺钉固定在底盖上,连接器固定在底盖上,底盖通过螺钉固定在灯罩安装板上。其结构特点是:装配和维修方便。需要时,采用通用螺刀,拆去4个安装螺钉,将连接器断开,便可对产品进行更换。

    图1 舱顶灯catia三维图

    设计过程中涉及考虑以下几点问题:

    (1)圆角

    灯罩安装板不论内、外表面的转折处均应设计成圆角,这样不但机械强度高,外观漂亮,通常为r1或者r2尺寸。灯罩与灯罩相合部位采用相同圆角尺寸相合。

    (2)壁厚

    灯罩安装板壁厚均匀、厚薄适当且不应有突变,厚薄不同的部位应逐渐过渡。厚度即满足支撑强度要求,又满足轻质要求。灯罩安装板等主要支撑部件一般采用铝合金材料。

    (3)加强筋

    插座支架在90度拐角中心处有一加强筋,在不增大插座支架厚度的情况下,采用加强筋能够增强其机械强度,同时还可以防止插座支架的翘曲。设计加强筋应注意掌握以下几点:

    ①厚度应小于支架厚度,以免产生凹陷;

    ②高度不宜过大,否则会使筋部受力破坏;

    ③设置方向应与导线导出方向一致,很好的固定支撑连接器部件;

    (4)孔

    休息舱顶灯的安装采用机械式安装,主要利用螺钉进行固定。一般要求灯具孔的公差精度不高。休息舱顶灯的孔,应尽可能开设在不减弱整个灯具机械强度的部位。相邻两孔之间和孔与边缘之间的距离对称分布。

    1.2 结构设计准则

    1.2.1 工艺性

    零件应具有良好的工艺性。在样机或小批量生产时应尽量避免采用铸件、锻件、冲压件和注塑件,因为这需要来制造因而导致造价高和周期长,而直接采用棒料、板料(尽量避免用带料,因带料采购和落料都较困难)、型材或焊接件。对于产品来说,要求具有良好的装配工艺性和维修工艺性。产品装配工艺性要求相关零件尽量模块化,每个模块形成单独的部件,这样有利于车间进行流水作业,提高效率。另外还要求零件装配必须有明确的定位基准面,没有欠定位和过定位现象发生;零件装配要便于操作;装配质量要便于检验。产品维修工艺性要求易损零部件单独成为一个装配单元,能快速地拆卸和更换。

    1.2.2 重量

    航空类产品对重量的要求是非常苛刻的,几乎到了克克计较的程度。在结构设计时,尽量变集中载荷为分布载荷,以降低危险截面的应力。

    1.2.3 寿命和可靠性

    零部件和产品的寿命就是能满足强度、刚度、精度和功能等综合要求的预定时间。对于受静载荷和无相对运动的结构类零部件来说(比如舱顶灯),在完成了强、刚度计算校核后,其寿命和可靠性基本上是可以信赖的。

    1.2.4 其它

    要求休息舱顶灯中的光源器件或电子元器件所产生的热量,尽快散发出去。

    要求休息舱外壳具有良好的密封性。

    要求降低零部件的成本。

    1.3 休息舱顶灯

    整个顶灯与飞机舱体固定连接,相对活动部件灯具的可靠性验证要求低。不仅需要进行零部件的固有特性分析,还应该进行结构在飞机着陆受冲击过程的振动分析。可以进行分析计算的软件很多,比如等。这里采用catia自代零部件静力学分析、模态分析对该顶灯零件进行固有特性分析。以底盖零件为例,其材料为错。在孔的位置有8个固定约束,分析结果如表1所示。

    表1 底盖固有频率

    表1为底盖前10阶固有频率。图2是第一阶固有频率对应的第一阶模态振型。从图中可以看出底盖凸台是最容易变形的地方,而8个孔是应力集中的地方。

    图2 底盖在第一阶振型

    2 结论

    本文针对一种飞机休息舱顶灯结构设计进行了概述,分析了设计过程中的基本准则和需要考虑的几点关键问题,最后采用catia软件对顶灯进行了三维建模以及零部件的固有特性分析,设计的产品符合设计指标,并得到以下几点结论:

    (1)灯罩安装板不论内、外表面的转折处均应设计成圆角;

    (2)灯罩安装板壁厚均匀、厚薄适当且不应有突变,厚薄不同的部位应逐渐过渡。厚度即满足支撑强度要求,又满足轻质要求。

    (3)加强筋应注意:①厚度应小于支架厚度,以免产生凹陷;②高度不宜过大,否则会使筋部受力破坏;③设置方向应与导线导出方向一致,很好的固定支撑连接器部件;

    (4)休息舱顶灯的孔,应尽可能开设在不减弱整个灯具机械强度的对称部位。

    本文同时给出了部分结构设计准则,提供参考。