北航课程设计大客飞机起落架与机翼连接结构设计及分析

飞机结构设计报告39051210齐士杰本学期上了2节飞机结构设计设计现场课，我从中学到了很多知识。

在现场课上我们近距离接触了许多飞机结构，下面我对我们接触的飞机结构进行简单的分析。

1右图所示为梁式翼面结构主要的构造特点是蒙皮很薄，常用轻质铝合金制作，纵向翼梁很强(有单梁、双梁或多梁等布置)．纵向长桁较少且弱，梁缘条的剖面与长桁相比要大得多，当布置有一根纵梁时同时还要布置有一根以上的纵墙。

该型式的机翼通常不作为一个整体，而是分成左、右两个机翼，用几个梁、墙根部传集中载荷的对接接头与机身连接。

薄蒙皮梁式翼面结构常用于早期的低速飞机或现代农用飞机、运动飞机中，这些飞机的翼面结构高度较大，梁作为惟一传递总体弯矩的构件，在截面高度较大处布置较强的梁。

2右图所示为翼肋普通翼肋构造上的功用是维持机翼剖面所需的形状。

一般它与蒙皮、长桁相连，机翼受气动载荷时，它以自身平面内的刚度向蒙皮、长桁提供垂直方向的支持。

同时翼肋又沿周边支持在蒙皮和梁(或墙)的腹板上，在翼肋受载时，由蒙皮、腹板向翼肋提供各自平面内的支承剪流。

加强翼肋虽也有上述作用，但其主要是用于承受并传递自身平面内的较大的集中载荷或由于结构不连续(如大开口处)引起的附加载荷。

3右图所示为铝蜂窝蒙皮机身蒙皮在构造上的功用是构成机身的气动外形，并保持表面光滑，所以它承受局部空气动力。

蒙皮在机身总体受载中起很重要的作用。

它承受两个平面内的剪力和扭矩；同时和长桁等一起组成壁板承受两个平面内弯矩引起的轴力，只是随构造型式的不同，机身承弯时它的作用大小不同。

4右图所示为机体结构机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备；还可将飞机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。

桁梁式机身结构特点是有几根(如四根)桁梁，桁梁的截面面积很大。

在这类机身结构上长桁的数量较少而且较弱，甚至长桁可以不连续。

蒙皮较薄。

这种结构的机身，由弯曲引起的轴向力主要由桁梁承受，蒙皮和长桁只承受很小部分的轴力。

北航机械课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械设计的基本原理，理解机械结构的功能和特点。

2. 使学生了解并掌握机械制图的基本知识，能够正确阅读和绘制机械图纸。

3. 让学生熟悉机械加工工艺，了解不同加工方法的特点及适用范围。

技能目标：1. 培养学生运用机械设计原理解决实际问题的能力，能够进行简单的机械结构设计。

2. 培养学生运用CAD软件进行机械图纸绘制的能力，提高制图效率。

3. 培养学生运用机械加工知识，合理选择加工工艺，提高加工质量。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计的兴趣，激发创新意识，增强实践能力。

2. 培养学生具备良好的团队合作精神，学会与他人沟通交流，提高解决问题的能力。

3. 培养学生严谨细致的工作态度，树立质量意识，为我国航空事业的发展贡献力量。

本课程针对北航机械专业学生，结合学科特点和学生实际情况，注重理论知识与实践操作的相结合。

通过本课程的学习，使学生能够掌握机械设计的基本原理和制图技能，培养具备创新意识和实践能力的机械专业人才。

同时，课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。

二、教学内容1. 机械设计基本原理：包括机械结构设计、机械传动设计、机械零件设计等内容，对应教材第1章至第3章。

- 机械结构设计：讲解结构设计的基本原则，分析典型机械结构的应用实例。

- 机械传动设计：介绍传动原理，分析常用传动方式的特点及应用。

- 机械零件设计：讲解零件设计的基本要求，分析各类零件的设计方法和步骤。

2. 机械制图：包括制图基本知识、机械零件表达方法、装配图等内容，对应教材第4章至第6章。

- 制图基本知识：教授制图标准、投影原理等基础知识。

- 机械零件表达方法：介绍视图、剖面图、局部放大图等表达方法。

- 装配图：讲解装配图的绘制方法，培养学生阅读和绘制装配图的能力。

3. 机械加工工艺：包括金属切削加工、特种加工、工艺参数选择等内容，对应教材第7章至第9章。

- 金属切削加工：介绍车、铣、磨等常见切削加工方法。

结构优化设计课程总结通过对本课程的学习，我了解到工程设计的过程中，一般都是先粗略估计一些数值，然后进行校核分析，如果不合适，则需进一步修正数值后校核，使数值进一步去拟合理想值，如此多次进行以达到最优的效果。

但是这样做周期会比较长，计算量也比较大。

这门课就是讲解这些算法如何优化的。

由此总结出本课程前后主要由三部分构成。

第一，优化设计的基本理论，包括结构优化设计的数学模型、线性规划基本理论和计算方法、无约束非线性规划和约束非线性规划的基本理论、多种计算方法的公式、性质和流程、多目标优化的基本理论和计算方法；第二，工程结构优化设计，包括适用于工程设计的优化准则法、对飞行器结构设计具有重要意义的结构可靠性优化设计；第三，飞行器优化设计技术的新发展，包括多学科设计优化（MDO）、遗传算法及改进、智能优化设计技术。

这些分析方法都是以计算机为工具，将非线性数学规划的理论和力学分析方法结合，使用于受各种条件限制的承载结构设计情况。

优化问题的数学意义是在不等式约束条件下，求出使目标函数为最小或最大值的一组设计变量值。

在实际工程应用中，优化问题所包含的函数通常是非线性的和隐式的。

因此建立在数学规划基础上的优化算法，是依据当前设计方案所对应的函数值与导数值等信息，按照某种规则在多维设计变量空间中进行搜索，一步一步逼近优化解，也就是一个迭代的过程。

故在计算机上进行该类运算会更加具有实际意义。

一、有限元素法这是基于在结构力学、材料力学和弹性力学基础上的一种分析方法。

研究杆、梁，经简化薄板组成的结构的应力、变形等问题。

其方法是首先通过力学分析将结构离散化成单一元素，然后对单一元素进行分析，算出各单元刚度矩阵后，进行整体分析，根据方程组K·u=P求解。

这种方法求解的问题受限于结构的规模、形式和效率。

在有限元素法中,用网格将结构划分为若干小块,这些小块称为有限元素，简称有限元。

它们可以是三角形、四边形、四面体、六面体或其他形状，易于为计算机记录和鉴别。

北航航空设计教材
北京航空航天大学出版的《飞机总体设计》，这本教材由北航牵头联合七所高校和两个工业界研究院所共同编写，并由两院院士、著名飞机设计师顾诵芬审定。

该教材已获北京市本科优质教材、工信部“十四五”规划教材及教育部高等学校航空航天类专业教学指导委员会推荐教材。

该教材主要针对航空工程专业的学生，涵盖了航空设计的各个方面，包括飞机结构设计、飞机动力装置、飞机控制系统、飞机材料与制造工艺等。

这套教材由多位在航空领域有丰富经验的专家和教授编写，内容全面、系统，注重理论与实践相结合。

教材中不仅详细介绍了航空设计的基本原理和方法，还结合实际案例进行了分析和讲解，帮助学生更好地理解和应用所学知识。

北航航空设计教材是航空工程专业的重要教材之一，对于培养学生的航空设计能力和提高他们的综合素质具有重要的作用。

北航飞行器结构优化设计概述结构的优化设计包括材料选取、几何形状和布局设计、阻力和气动特性等多个方面。

在这方面，有许多技术和工具可以用于支持飞行器结构的优化设计。

其中包括有限元分析、拓扑优化、多学科优化等。

材料选取材料的选取对飞行器结构的优化设计至关重要。

正确选择合适的材料可以有效地减轻飞行器的重量，并提高其强度和刚度。

常见的优化设计材料包括高强度钢、铝合金、复合材料等。

对于不同类型的飞行器，比如固定翼飞机、直升机、无人机等，材料的选取需要根据其特点和性能要求进行合理选择。

几何形状和布局设计几何形状和布局设计可以通过优化来减少飞行器的阻力并提高其性能。

优化设计可以通过调整机翼、机身、尾翼等部件的形状和尺寸，改善飞行器的气动性能。

此外，通过减少细微的结构细节，可以减少飞行器的表面积，从而减少阻力。

阻力和气动特性飞行器的阻力和气动特性对其性能和效率有着重要的影响。

通过优化设计，可以减小飞行器的阻力，并提高其升力性能。

常见的优化设计方法包括设计低阻力翼型、翼型尖端修整、减小表面涡流等。

有限元分析有限元分析是一种常用的工程分析方法，可以在结构设计中用于评估材料和几何形状的负载响应。

通过有限元分析，可以预测和优化飞行器的应力和变形。

这对于飞行器的结构优化设计非常重要，能够避免结构的过度设计和储备，并确保飞行器的强度和可靠性。

拓扑优化拓扑优化是一种常用的结构优化方法，通过调整结构的拓扑发现最佳物理结构布局。

它能够优化材料的分布，减小结构的自重，并保持结构的强度和刚度。

拓扑优化通常与有限元分析相结合，以提供最优的结构设计方案。

多学科优化飞行器的结构设计往往涉及到多个学科领域，比如结构力学、气动学、材料力学等。

通过多学科优化方法，可以考虑并优化这些学科的相互作用，提供更全面和综合的结构优化设计方案。

这将提高飞行器的整体性能和效率。

结论北航飞行器结构的优化设计是一个复杂的任务，需要综合考虑材料、几何形状、布局、阻力和气动特性等多个因素。

飞机机翼翼梁的结构分析和修理设计目录1引言 (8)2飞机翼梁的结构分析 (8)2.1翼梁的结构组成82.1.1翼梁缘条102.1.2翼梁腹板102.2翼梁的受载特点102.3翼梁的布置113故障诊断 (12)3.1超声波探伤123.1.1超声波探伤设备123.1.2超声波探伤的工作原理 (12)4故障修理 (13)4.1翼梁缘条的修理134.1.1缺口的修理134.1.2裂纹的修理144.1.3断裂的修理154.2翼梁腹板的修理194.2.1裂纹的修理194.2.2破孔的修理204.2.3切割的修理215校核强度 (22)5.1梁缘条修理时的强度计算225.2 腹板修理时的强度计算 (25)结束语 (26)参考文献 (27)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

北航机械学院课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够掌握机械设计的基本原理和流程，理解并运用机械制图的相关知识。

2. 学生能够描述并分析常见机械零件的结构、工作原理及其在机械系统中的应用。

3. 学生能够理解并运用机械设计中的力学原理，进行简单的强度校核和尺寸计算。

技能目标：1. 学生能够独立完成机械零件的制图，包括三视图、剖面图等，并正确标注尺寸和技术要求。

2. 学生能够运用计算机辅助设计软件（如CAD）进行机械零件的设计和绘制。

3. 学生能够运用基本的设计方法和工具，解决实际机械设计问题，形成初步的设计方案。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计的兴趣，激发创新意识和探索精神。

2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力，学会倾听、尊重他人意见。

3. 培养学生关注社会发展和国家需求，认识到机械设计在国民经济发展中的重要作用。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在通过理论与实践相结合的教学方法，使学生掌握机械设计的基本知识和技能，培养解决实际问题的能力。

课程目标具体、可衡量，有助于学生和教师在教学过程中明确预期成果，并为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 机械设计基本原理：介绍机械设计的基本概念、设计方法和设计流程，使学生了解机械设计的整体框架。

2. 机械制图：讲解机械制图的基本知识，包括投影原理、三视图、剖面图等，以及尺寸标注和技术要求的规范。

3. 常见机械零件及其应用：分析并介绍轴、齿轮、轴承、联轴器等常见机械零件的结构、工作原理和应用场景。

4. 力学原理在机械设计中的应用：阐述力学原理在机械设计中的重要性，进行强度校核、稳定性分析等方面的教学。

5. 计算机辅助设计（CAD）：教授CAD软件的基本操作，培养学生运用软件进行机械零件设计和绘制的技能。

教学内容安排如下：1. 第1周：机械设计基本原理，介绍设计方法和流程。

2. 第2-3周：机械制图，包括投影原理、三视图、剖面图等。