自控飞机运行时大臂起伏变化,载荷工况复杂,作为支承大臂的气缸销轴,对设备的安全运行起着至关重要的作用.传统计算在大臂水平位置,按照杠杆原理计算销轴载荷,设计时一般难以准确计算,以24座自控飞机大臂气缸销轴为研究对象,应用ANSYS Workbench刚体动力学模块Rigid Dynamics对大臂起升机构进行虚拟样机建模,并根据实际运行工况来施加各部件的驱动载荷进行动力学仿真分析,获取满载工况下大臂在起升、运行和下降过程中的气缸销轴反作用力时间历程曲线,计算结果表明,在整个运行周期内,销轴部位承受的载荷随着大臂的举升而增大,当大臂升到最高点,气缸销轴部位的反作用力达到最大值为30,630 N.依据最大载荷按照行业规范对气缸销轴进行应力安全性评价和疲劳校核计算,销轴应力安全系数13.3,疲劳安全系数5.9,满足使用要求.

以24座自控飞机大臂为研究对象,在大臂的力学特性进行详细分析基础上,根据力矩平衡原理构建大臂气缸推力的数学模型,给出了自控飞机大臂气缸推力的计算公式。应用有限元软件ANSYS Workbench对自控飞机大臂进行刚体动力学仿真分析,获取大臂在起升过程中的气缸推力时间历程曲线,并与理论计算结果进行对比,最大误差小于3%,表明建模、仿真的正确性及机构设计的合理性,并依据行业规范对气缸进行校核计算。虚拟样机技术在游乐设施机构设计和评估中,能够减小常规计算带来的设计误差,节约人力和试验资源,对于提高游乐设施技术人员的设计能力具有十分重要的现实意义。