机械研究与应用２０１年第４期（第２８卷，总第１３８期）研究与分析。
***，肖彦荣，马运柱，杨。
肃。中南大学粉末台金国家重点实验室，湖南长沙４１０
摘要：根据某型号机轮轮毂在不同的工况下的有限元强度分析，对其进行强度校核，并进行结构优化。采用ｕｇ建。
立该型号机轮轮毂及其附件的模型，运用ｗｏｒ对轮毂的所有工况进行静强度分析，并根据应力分布对其进行结构优化。结果表明，该型号轮毂的危险部位为胎圈座，危险工况为爆胎压力和经侧向载荷一，腹板处的应力较小，胎圈座部位的安全系数较小，优化后提高到１．３对于对开式轮毂的强度校核以及结构优化具有实际参考价值。
关键词：飞机机轮；对开式轮毂；有限元；结构优化中图分类号：ｖ２
文献标志码：ａ
文章编号。 引言。
机轮是飞机起落架的主要组成部件，作为飞机与地面接触的受力部件，除了要承受飞机的重量和飞机起飞着陆时的冲击载荷外，还承受地面滑行及地面操纵时的各种载荷和轮胎的充气压力作用。这些来自地面三个方向的载荷通过轮胎传递到轮毂。
对于前轮而言，不会受到刹车力矩的作用，所以只需考虑径向载荷、径侧向联合载荷和轮胎充气压力的作用。为了在保证结构强度的前提下尽量减轻机轮重量，结构强度计算需要尽量接近实际状况。由于。
为了提高靠近胎圈座部位应力分布的准确性，在加载时沿轮缘圆周方向施加压强载荷。笔者在加载时沿轮缘圆周方向施加压强载荷，有利于提高靠近轮缘部位轮毂应力值的准确性。将载荷工况分为屈服工况和极限工况，分别计算不同工况的应力和安全系数。
轮毂的工况及载荷分布。
．１轮毂参数。
笔者分析的轮毂为对开式双腹板轮毂，轮毂整体上为轴对称结构，但在外半轮毂上有三个开孔，分别是气压传感器、充气阀和安全泄压阀，如图１所示。
机轮是一个非壳非板的复杂组合旋转结构，而且载荷是由各向异性的轮胎传递的，用经典理论计算出其应。
力分布式几乎不可能，而运用有限元可以得到较为准确的应力分布，为轮毂的强度校核与结构优化提供可靠依据。通常有限元分析时，将力加载在轮缘上沿圆周一条圆弧上的９０或者１８０个节点上。这样加载的。
节点数过少，而且加载的圆弧没有固定部位，根据圣维南原理，这样的荷载分布，在远离加载点的地方比较精确，但在靠近轮缘的部位精确性就得不到保证。
图１轮毂模型及尺寸。
在进行有限元分析时，轮毂上一些不影响结构强。
收稿日期。**项目：国家高技术研究发展计划（８６重点计划）资助项目（编号。
作者简介：***（１９一），男，陕西富平人，“长江学者”特聘教授，博士生导师，研究方向：粉末冶金材料、电子材料、航空机轮等。
机械研究与应用２０１年第４期（第２８卷，总第１３８期）
．２分析前处理。
研究与分析。
．５载荷分布。
设径向载荷ｒ 按余弦分布在一丌／２一 ２上，即：
对简化后的模型进行网格划分时，在轮缘处运用。
１ｉ＜孚）
ｗｅｅ方法划分为２０节点六面体单元，单元尺寸取为２ｍｍ轮毂其他区域划为１ｏ节点四面体单元，三个开孔处单。
元尺寸取为０．８得到网【ｏ（詈＜＜１
因为ｑ。在半圆周上的积分等于ｒ ，所以：
图４网格划分。
根据公式（５）得到ｑ。，然后代人公式（４）可得到径向载荷在圆周上的分布 ］。
因为侧向载荷分布角度较径向载荷小一些，设。
以余弦规律分布在一，ｔｒ到 ３上，即：
詈＜ｉｉ根据ｑ。在圆周上的积分等于ｚ ，所以：
（７）根据式（７）得到ｇ。，然后将其代人式（６）可得到径向载荷在圆周上的分布，如图３为径向力和侧向力。分布图。
ｏ一。图３径向力和侧向力分布。
有限元计算。
．１材料参数。
该型号轮毂的材料是２０１一ｔ６铝合金，连接螺栓和垫片材料是４ ３合金钢，材料的参数如表４。
表４机轮材料参数。
格如图４。螺栓与螺母接触面设置为绑定接触，其他。
接触面均设置为标准接触。
边界约束及载荷施加参照图５。因为轮毂与轴承无相对移动，所以边界约束在位置１约束轴向位移为０ ｍ位置２设置固定约束。充气压力以均匀分。
布的压强施加在位置４。充气压力传递到轮毂上的侧向载荷分布于轮缘靠近其根部区域，将ｚ以压强。
载荷施加在位置５靠近轮缘根部的区域。将径向载荷以余弦规律变化的压强加载在位置６。侧向载荷加载部位与充气压力传递到轮毂的载荷加载方式相同，加载在位置５，分布在１２０范围。
螺栓预紧力为。
沿螺栓轴线的压紧力。
图５边界约束和载荷的施加示意图，轴承套位置３．连接螺栓４．轮毂与与充气接触表面。
．轮缘内侧。
．轮缘表面。
．３分析结果。
由于外半轮毂上有三个开孔，而且在气压传感器与两个阀门处有加强凸台，为了分析在不同角度加载时的应力分布，每种工况以分别以和２７０为加载点，如图６～１所示。
图６各加载角度对应位置。