應用遺傳算法分析前起落架收放運動誤差

摘 要：前起落架的收放機構必須按照設計的軌跡準確靈活地運動，以確保起落架在放下和收起狀態能承受相應的載荷。實際上前起落架的各桿件自身存在著制造誤差，其與前起艙的連接交點位置也存在著誤差。這些誤差在裝配過程中產生誤差傳遞和累積，使得起落架的收放終止位置產生偏離，導致與前起落架連動的前起艙艙門無法關閉。本文采用遺傳算法結合尺寸鏈分析了前起落架的運動誤差，該方法既避免了判斷各組成環的增減性，又考慮到位置誤差的影響，實用性廣，精確度高。

關鍵詞：前起落架 收放運動誤差 遺傳算法

中圖分類號：V22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0056-02

飛機飛行時，前起落架應收起并鎖定于前起艙內以減少阻力。飛機著陸和地面滑行時，起落架應放下并上鎖以承受相應的載荷，因此，前起落架的收放機構必須按照設計的軌跡準確靈活地運動。實際上，前起落架收放機構的各桿件自身存在著制造誤差，其與前起艙的連接交點也存在著位置誤差。這些制造誤差以及位置誤差，在裝配過程中會產生誤差傳遞和累積，使得起落架的收放終止位置產生一定的偏離，導致與前起落架連動的前起艙艙門無法關閉。因此非常有必要分析裝配后前起落架的運動誤差，由于前起落架收放機構采用平面運動軌跡，所以該公差的確定需進行平面尺寸鏈分析。

分析平面尺寸鏈時，一般將其沿某一方向進行投影，轉化為線性尺寸鏈求解。當平面尺寸鏈環數較多時，這種方法就顯得非常繁瑣。并且這種方法將夾角設定為恒定值，忽略了角度誤差對尺寸鏈中封閉環的影響，降低計算結果的精確性。對于不能進行投影簡化的平面尺寸鏈，文獻[1]采用全微分方法分析尺寸鏈方程，判斷增減環，代入相應的組成環公差值得到封閉環的極值，這種方法概念清晰，計算簡便。有些平面尺寸鏈問題難以建立尺寸鏈函數，文獻[2][3]利用矢量合成方法，根據運動條件及約束關系建立了矢量方程，然后采用微分法分析矢量方程可得到問題的解。上述方法都需要判斷尺寸鏈中的增減環，這是決定分析正確性的關鍵步驟，一旦判斷出錯，分析將失去意義。文獻[4]將尺寸鏈中的尺寸公差信息用圖形方式表示，形成連續完整的多邊形尺寸鏈圖形，然后確定分段分析尺寸鏈的公差。該分析方法容易在計算機中實現，適用于分析各組成環排列整齊的尺寸鏈。文獻[5]利用區間數算法可以直接求出平面尺寸鏈封閉環的極限尺寸，能直觀地得出封閉環的公差值，還可求出封閉環方向角的公差值，可以解決平面尺寸鏈的問題，但是未考慮位置誤差的影響。前起落架的各桿件約束關系復雜，連接交點又存在著位置誤差，本文提出用遺傳算法分析其運動誤差。該方法避免了對復雜尺寸鏈方程求導以判斷各組成環的增減性，又考慮到位置誤差的影響，運算過程簡單，實用性廣，自動化強，精確度高。

1 前起落架收放運動機構

某型飛機前起落架模型如圖1所示，收放機構的主要運動元件有上阻力桿、下阻力桿、鎖連桿、緩沖支柱、收放作動筒、鎖作動筒等。

前起落架簡化后的收起和放下狀態如圖2所示。在圖2中的P8和P13交點間為鎖連桿，P3和P13交點間為上阻力桿，P13和P14交點間為下阻力桿，P14和P1交點間為緩沖支柱。各桿件在制造過程中不可避免的產生尺寸誤差，前起落架與前起艙的連接交點P3和P8存在著位置誤差。這些尺寸誤差以及位置誤差，在裝配中會產生誤差傳遞和累積，使得起落架的收放終止位置產生一定的偏離，如圖2中虛線所示的放下狀態，當上、下阻力桿存在長度誤差時，前起落架裝配中各桿件協調運動，使得緩沖支柱的放下角度產生了誤差。

3 前起收放機構運動誤差分析

3.1 建立尺寸鏈方程

3.2 尺寸鏈方程求解方法

3.3 分析計算結果

某型飛機前起落架的各交點坐標和及各桿件的設計尺寸如表1所示。

4 結論

本文根據幾何約束關系，建立了適用于前起落架收起和放下兩種狀態下的尺寸鏈方程，在該方程中可同時將各桿件的尺寸公差和各交點的位置公差考慮在內。為了得到前起落架收放機構的運動誤差，采用遺傳算法搜索尺寸鏈方程的最優值，從而避免了對尺寸鏈方程求導判斷各組成環的增減性，過程簡單，結果可靠。

參考文獻

[1]余明浪.應用全微分解平面尺寸鏈[J].機械工程與自動化，2008，2（1）.

[2]成剛虎，馬建輝，盧秉恒.平面尺寸鏈的矢量解法[J].機械設計與制造工程，2002，7，31（4）.

[3]成剛虎.一類復雜平面尺寸鏈的計算[J].機床與液壓，2002（3）.

[4]閻艷，余美瓊，王國新，等.平面尺寸鏈公差分析算法研究[J].北京理工大學學報，2011，7，31（7）.

[5]邵曉榮，曲恩.平面尺寸鏈求解的區間數法[J].機械設計，2009，3，26（3）.

[6]何景熙.復雜尺寸鏈分析計算理論及應用[D].重慶大學碩士學位論文，2003.

[7]雷英杰，張善文，李續武.MATLAB遺傳算法工具箱與應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2005.