某型机前轮转弯手轮外形适应性改进研究

【前言】某型机前轮转弯手轮外形适应性改进研究由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。为了改善飞机在地面转弯的灵活性，前起落架机轮在构造上能绕缓冲支柱轴线转动，飞行员在座舱中通过前轮转弯手轮能操纵飞机在地面运动时转弯。 前轮转弯操纵系统属于机械系统中的液压系统，在整个飞机设计中起着举足轻重的作用，飞机在地面低速滑行和大角度转弯时，采...

摘 要 本文主要阐述了运用人机工程学，参照符合人机工程原理数据，并利用三维软件CATIA 对飞机前轮转弯手轮进行了适应性改进，使其满足部队对前轮转弯手作舒适性方面的需求。

关键词 手轮；人机工程学；球面设计

中图分类号：THll 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-070-01

随着飞机在我军空中力量建设中的日益凸显，部队对飞机提出了更高的要求，这不仅反应在飞机的性能要求上，也对飞机操作舒适性方面提出了新的要求，比如前轮转弯手轮，本文将着重从前轮转弯手作舒适性方面进行改进研究，用以满足部队对操作舒适性方面的需求。

1 概述

为了改善飞机在地面转弯的灵活性，前起落架机轮在构造上能绕缓冲支柱轴线转动，飞行员在座舱中通过前轮转弯手轮能操纵飞机在地面运动时转弯。

前轮转弯操纵系统属于机械系统中的液压系统，在整个飞机设计中起着举足轻重的作用，飞机在地面低速滑行和大角度转弯时，采用手轮机构控制前轮转弯。前轮转弯手轮安装在驾驶舱内左操纵台上，由左驾驶员对飞机实施前轮转弯，驾驶员转动前轮转弯操纵手轮，通过一系列动作驱使前轮转动。由于驾驶员经常操纵手轮进行飞机前轮转弯，因此对前轮转弯手轮的要求更高，为了增加前轮转弯手轮舒适感，因此将目前的前轮转弯手轮进行改进。

2 方案描述

产品的造型设计，是具有实用功能的造型，必须以人机工程学观点，去确定人和机器之间最适宜的相互作用方式和方法，提高人的操纵灵活能力，以达到高效和高准确度的要求。依据造型几何要素，按照一定的构成方法进行平面或立体的形体构成，是产品形体设计的基础。正确的比例尺度是完美造型的基础和框架。

在明确系统总体要求的前提下，着重分析和研究人、机、环境三个要素对前轮转弯手轮总体性能的影响，依据人机工程学相关知识，参照符合人机工程原理数据，并利用三维软件CATIA对飞机前轮转弯手轮进行了适应性改进，做出理论效果图，校正改进方案。

2.1 改进措施

前轮转弯手轮的设计是可以涵盖形态和人机因素的，其外形一样也可以有机会作人机工程的发挥。在方案决定之前对飞行员的抓握方式进行了研究，从而从以下两方面对前轮转弯手轮进行了改进：

1）为增加手轮舒适度，并考虑到力臂与操纵力成反比关系，将手轮分度圆直径由φ90 mm改为φ81 mm，并将手掌和手轮接触部分由原来的平面设计改为球面设计，参考人机工程学一般人体尺寸，将球面直径定为110 mm，并保证装配后的螺钉低于球面最高点，避免手掌接触螺钉顶端引起不舒适感；

2）前轮转弯手轮是采用ZL101材料进行制造并装配而成，为改善前轮转弯手轮手感偏凉，经过查阅相关资料，对前轮转弯手轮外表面进行硫化橡胶处理，硫化3 mm厚的黑色氯橡胶4172，进一步增加前轮转弯手纵舒适感。

2.2 手轮力分析

根据力矩公式，推算出操纵力计算公式，影响力F的因素有力矩Mo和力臂L，公式为

F=式中：F：力，N；Mo：力矩，Nmm；L：力臂，m 。

力F对轴心0产生的力矩如图所示：

前轮转弯系统中受力部件没有更改，所需力矩亦无变化，因此影响前轮转弯手纵力因素之一的力矩Mo无变化（M=1.681 N.m）。

由于前轮转弯手轮分度圆直径由φ90 mm改为φ81 mm，加上硫化3 mm厚的黑色氯橡胶，相当于前轮转弯手轮分度圆直径减小了3 mm，力臂L由φ45 mm减少为φ43.5 mm，前轮转弯手纵力F稍有增大：

前轮转弯手轮改进前操纵力F===37.356N

前轮转弯手轮改进后操纵力F===38.644N

前轮转弯手纵力F 增大1.288N，前轮转弯手纵力F在相关技术条件要求范围内。

综上所述，前轮转弯手纵力F相比改进之前稍有增大，但满足相关技术条件要求，另外在前轮转弯手轮分度圆直径改小和加上硫化3mm厚的黑色氯橡胶两方面改进的基础上，对手轮棱角部分进行了最大化倒圆处理，进一步增加舒适感，对与前轮转弯手轮装配的零件进行了协调更改，用来满足部队对操作舒适性方面的需求。

3 结束语

本文运用人机工程学的基本原理，全面分析了前轮转弯手轮设计中的人的因素，并将人的因素的研究融入到前轮转弯手轮改进的全过程中。对手轮外形进行了一次成功的适应性改进，结果表明改进措施效果明显，取得了用户的肯定，提高了飞机操作舒适性。

参考文献

[1]杨可桢，程光蕴.机械设计基础[J].高等教育出版社械，2001.

[2]朱序璋.人机工程学[J].西安电子科技大学出版社，1999.

[3]吴宗泽.机械零件设计手册[M].机械工业出版社，2004.