自控飞机气缸销轴受力分析及疲劳校核计算

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销轴主要作用为支撑零件、传递运动和动力，便于运输和安装等，常用于可拆装结构的受剪连接中，游乐设施中广泛采用销轴连接结构。作为游乐园中常见的一种游乐设施，自控飞机造型科幻，刺激性强，深受广大青少年游客所喜爱。自控飞机在运行过程中，气缸销轴作为运动和载荷传递的关键零部件，不断承受设备运动过程中的变化载荷，须具有较高的安全可靠性和抗疲劳性，是强度计算和校核的关键部件。

采用传统力学理论计算方法，难以获取气缸销轴在整个运行过程中的载荷特性，因此研究气缸销轴在自控飞机运行工况下的动力学响应是产品设计中的重要问题。利用虚拟样机技术建立自控飞机大臂起升机构的动力学模型，应用ANSYS 刚体动力学模块Rigid Dynamics进行仿真分析，获取满载工况下大臂在起升、水平、下降整个运行周期过程中的气缸销轴反作用力时间历程曲线，取曲线上的最大值对气缸销轴进行应力分析和疲劳校核计算，以及安全性评价。基于虚拟样机技术的刚体动力学分析，减小了传统设计计算带来的误差，为游乐设施销轴的设计计算提供了参考。

1大臂起升机构运行原理

自控飞机主要是由机械系统、大臂升降系统和旋转驱动系统组成，大臂和座舱的升降方式有液压和气动两种形式，常见的为气动顶升支撑臂结构，采用气压系统的自控飞机每个电磁阀连接到座舱的两个按钮控制气缸的进放气实现大臂的升降。游客乘座时，如亲临战场一样，故起名为“自控飞机”。

自控飞机的结构简图如图1所示，主体结构主要由底座、支架、气缸、大臂和飞机座舱等组成。