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安喜平王志齐向阳温琦刘艳阳中国农业机械化科学研究院北京 100083
摘要：以飞机牵引车车架为研究对象，对其进行改进设计，对车架承受的外力及载荷进行分析计算，并利用三维建模技术建立了飞机牵引车车架三维模型，对其进行有限元静态强度分析，得出车架的应力分布和最小安全系数，分析计算结果表明，改进设计满足设计要求。
关键词：飞机牵引车；车架；有限元；分析
中图分类号：V351.34 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2018）09-0120-04
0 引言飞机牵引车是一种在地面以牵引飞机为主的机场地面保障设备。按牵引作业方式，飞机牵引车可分为有杆式飞机牵引车和无杆式飞机牵引车。其中，无杆牵引方式是目前发展较迅速技术先进的牵引方式。无杆式飞机牵引车利用其自身特有的一套夹持- 举升装置，在牵引时将飞机的前起落架驮载到牵引车上，利用飞机重力增加牵引车驱动轮的附着重力，从而完成飞机的移动作业。无杆牵引车由于使飞机和牵引车形成为一个整体，操纵性能更加安全可靠，牵引速度和作业效率大大提高，相对于传统的有杆飞机牵引车具有明显的优势。
我公司某型飞机牵引车采用无杆牵引方式，露天驾驶，为低剖面、长方形车身，车身前部稍高，从前至后呈阶梯降低。为解决进一步增大与飞机的安全距离等问题须进行改进设计，将牵引车中部车身降低210 mm，举升液压缸安装支座局部高度不变。改进后的牵引车中、后部车身低，操作更加灵活方便，非常适用于机腹较低的飞机保障作业，满足多种型号飞机的作业要求，扩大了产品的操作使用范围，实现了一机多用。
1 车架的改进设计在无杆牵引车中，车架是重要的组成部分，在整车设计中占据重要位置。它不仅承受整车各零部件的重力，更要承受来自于飞机前轮的负载，并在整车车身相对较低的情况百思特网下保证足够的强度和刚度，满足承载能力的需求。
1.1 车架改进前的结构图1 为改进前的车架三维模型。车架前部安装有发动机、液压泵、水箱散热器、空滤、消音器等动力系统附件; 车架中间部分安装有液压油箱、柴油箱、各种液压阀块等; 车架后部左右两个液压马达与车轮直联，两个马达中间为工作机构- 夹持举升装置。因此，车架前部采用钢板和矩形管焊接而成，中间凸起的部分是左右两侧纵梁，其为厚6 mm 的钢板焊接而成的封闭箱体结构，左右纵梁后端与立梁焊合在一起。立梁是由钢板焊接成的封闭箱体，内部分布有四个加强筋板。立梁中间偏下是摆动座，上部左右两侧设有举升液压缸支座，其为百思特网25 mm 厚的钢板结构。夹持- 举升装置依靠摆动座和举升液压缸支座与车架安装在一起，从而实现牵引顶推功能, 立梁后端则和与左右后轮支架焊接在一起。

文章插图
1. 左右纵梁 2. 立梁 3. 摆动座 4. 举升液压缸支座5. 左右后轮支架
图1 改进前的车架
1.2 车架改进后的结构车架中后部整体降低210 mm, 与左右后轮支架上表面齐平。中间凸起的左右两侧纵梁取消，改为用8 mm和16 mm 厚的钢板搭接成T 形结构焊接而成，以增强车架的抗弯能力，16 mm 厚的钢板上表面与左右后轮支架上表面齐平。为保持车架的横向稳定性，两个纵梁之间焊接10 mm 厚的L 形立板。立梁上表面降低210 mm后，相对于原封闭矩形管结构有所改进，上面板为一整块16 mm 厚的钢板，分别向前后方向延伸了一段距离。焊接时分别与前面的纵梁和后面的后轮支架采用角焊缝，相较于原三部分对接焊结构，无论结合面还是焊缝都有所增加。同时为防止应力集中，上面板延伸至举升液压缸支座处并呈钝角过渡。由于举升液压缸安装支座中心高度位置固定，与改进前相比，受力状况不理想，因此, 将举升液压缸支座加厚15 mm，并分别加长上下两侧的筋板。左右后轮支架底板与立梁焊接处也采用大圆弧过渡，使应力集中得到扩散，从而极大消除了应力集中带来的不良影响。见图２。

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