1.本发明涉及航空起落架结构设计技术领域，具体是一种前机轮轮毂及支架轮轴组件。
背景技术：2.前机轮安装在飞机前起落架轮轴上，供飞机起飞、着陆滑跑、滑行和地面停放使用。如图1所示，一般前机轮采用对开式结构，主要由外半轮毂、内半轮毂、轴承、对接螺栓组成，对接螺栓将内半轮毂和外半轮毂连接在一起。前机轮通过轴承安装于起落架轮轴上，轮轴与起落架支柱固定连接，两个轴承外环压装在轮毂中，内环组件安装在起落架轮轴上。飞机载荷通过前起落架支柱、轮轴传递给前机轮，使前机轮承受交变动载荷和静载荷。目前所有的前机轮和轮轴均为独立的结构设计，只是具有相互匹配的轴承接口。
3.使用现有前机轮结构，飞机载荷通过前起落架轮轴传递给前机轮轴承，再由轴承传递给机轮组件，机轮组件承受传递来的交变载荷和静载荷。此种传力方式传力路径长，起落架轮轴与轴承之间的配合、轴承与机轮组件之间的配合要求精度较高，对轴承和机轮组件的设计要求较高。
4.现有前机轮结构的不足主要有两方面：重量问题和疲劳问题。现有结构中，起落架轮轴、航空机轮和轴承均为单独设计，传力路径长，结构限制导致减重难度大。另一方面，前机轮整体为回转体结构形式，在同一时刻360度的回转体结构中仅有部分承力件参与承载，并由此产生滚转疲劳交变载荷，易导致结构件的疲劳问题。
技术实现要素：5.为了克服前机轮结构中存在的减重空间不足和疲劳问题，本发明提出了一种前机轮轮毂及支架轮轴组件。
6.本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种前机轮轮毂及支架轮轴组件由支架轮轴、滑动衬环、滚动体组成；所述支架轮轴与飞机前起落架支柱固定连接，所述滑动衬环与所述支架轮轴相接触，所述滑动衬环位于所述滚动体圆周内，所述滑动衬环与所述滚动体固定连接，当飞机在地面滑行或牵引移动时，所述滚动体和所述滑动衬环一同绕支架轮轴转动。
8.所述支架轮轴为支架形，由支架、滑环、压板、螺钉组成。
9.滑环、压板、支架两两相互固定连接，所述压板用于限定滑环与支架的连接；压板、滑环分别通过螺钉固定在支架上。
10.所述滑环与所述滑动衬环相接，所述滑动衬环可以沿滑动衬环与滑环接触面相对转动。
11.上述的前机轮轮毂及支架轮轴组件，所述支架为整体结构，可分为支架主体和固定端，支架主体与滑环、压板固定连接，固定端与前起落架支柱固定连接。
12.靠近前起落架支柱一侧称为内侧，远离前起落架支柱一侧称为外侧。
13.所述支架主体、所述固定端相对于前起落架支柱的位置，所述支架主体位于外侧，所述固定端位于内侧。
14.所述支架主体为筋、板结构，包括8个肋条、1个肋板，4个肋条位于内侧，4个肋条位于外侧，肋条一端为连接端，另一端为自由端，8个肋条的连接端相连为一体，连接端中心在滚动体的滚动中心线上，位于滚动体的形心，8个肋条相对于滚动体的形心对称分布；内侧肋条的自由端与肋板连在一起；肋条自由端与滑环、压板固定连接。
15.固定端为旋转体，为圆柱形，其中心线与滚动体的滚动中心线平行，位于滚动体的滚动中心线的正下方，距离为l1＝50mm～70mm，直径为d1，d1＝40mm～60mm。
16.固定端位于肋板的内侧，一端与肋板相连，另一端与前起落架支柱固定连接。
17.肋条为长条形，横截面可以为圆形，也可以为正方形。
18.肋板为圆板形，圆板面与滚动体滚动中心线垂直，内侧的肋条自由端与肋板在圆板形最大直径处相连。
19.上述的前机轮轮毂及支架轮轴组件，所述固定端还可以位于滚动体的滚动中心线的正上方。
20.上述的前机轮轮毂及支架轮轴组件，所述固定端还可以为圆管形。
21.上述的前机轮轮毂及支架轮轴组件，所述滑环为旋转体、圆环形，与滑动衬环相接触，接触面为摩擦面，摩擦面与滑动衬环相匹配，摩擦面的相对面与肋条自由端固定连接。沿滚动体中心线的剖面为长方形，其位向由与滑动衬环相接触的摩擦面的位向决定。
22.滑环有2个，近支柱的称为内侧滑环，远离支柱的称为外侧滑环，内侧滑环与外侧滑环结构成镜面对称。
23.压板为薄板形，用于稳固滑环与支架肋条自由端的连接。
24.上述的前机轮轮毂及支架轮轴组件，所述滑动衬环为旋转体、圆环形，沿旋转体中心线的剖面为直角梯形；直角梯形的斜腰与滑环相接，直角梯形的直腰与滚动体的环槽相接，长底边距滚动体形心近，短底边距滚动体形心远；与滑环相接的面为摩擦面。
25.直角梯形的宽度为l2，l2＝10mm～20mm，长直角边边长为l3，l3＝6～12mmmm；斜边和长直角边的夹角与肋条和滚动体中心线的夹角相等。
26.滑动衬环的外圆周与滚动体的环槽相匹配，固定连接。滑动衬环的外径为d2，d2＝200mm～400mm。滑动衬环有2个，分别位于内轮毂、外轮毂的环槽内，2个滑动衬环结构成镜面对称。
27.滑动衬环材料为自润滑合金。
28.上述的前机轮轮毂及支架轮轴组件，所述滚动体由内轮毂、外轮毂、螺栓组成，内轮毂位于内侧，外轮毂位于外侧，内轮毂和外轮毂通过螺栓固定连接。
29.内轮毂、外轮毂均为回转体、整体结构，在内轮毂、外轮毂内圆周均设置有环槽，环槽用于安装滑动衬环。内轮毂的环槽与外轮毂环槽的距离为l4，l4＝110～265mm。
30.本发明取得的有益效果是：
31.一种前机轮轮毂及支架轮轴组件，取消了现有结构中的受力件轴承，改变机轮组件结构，通过结构优化，开展轻量化设计，采用加强筋取代起落架轮轴和轴承的作用，获得了最直接的传力路径，使传力路径最短，承载能力更好。且结构零件数量少，在保有现有技术功能的基础上，在提高了飞机前机轮的承载效率的同时，降低前机轮的重量超过20％。克
服了现有技术中，前机轮和轴承、起落架轴属于分离结构，飞机载荷由起落架轴传递给轴承，再由轴承传递给前机轮，具有传力路径长、零件多的不足。
32.一种前机轮轮毂及支架轮轴组件，将起落架轴与现有技术前机轮的腹板相融合成一体式筋、板、块的复合结构，通过结构优化，采用支架代替现有结构轮毂腹板、起落架轮轴和轴承的作用，通过缩短传力路径，将现有结构腹板的转动承载形式改为支架的固定承载形式，消除了现有结构轮毂腹板区域的滚转疲劳交变载荷。使前机轮的受力形式和载荷性质更为合理，大幅度提高了机轮主要承载区的疲劳寿命。
附图说明
33.图1是现有前机轮结构示意图；
34.图2是本发明过滚动体中心线垂直截面的剖面图；
35.图3是支架过滚动体中心线垂直截面的剖面图；
36.图4是支架主体左视图；
37.图5是支架俯视图；
38.图6是滚动体过中心线垂直截面的剖面图；
39.图7是本发明沿滚动体中心线和某一肋条中心线的剖面图；
40.图8是图7中a的放大图；
41.图9是肋板沿滚动体中心线剖面图；
42.图10是肋板左视图；
43.图11是圆柱形固定端横截面剖面图；
44.图12是圆筒形固定端横截面剖面图；
45.图13是圆筒形固定端过滚动体中心线垂直截面的剖面图；
46.图14是滑环过滚动体中心线的剖面图；
47.图15是滑环右视图；
48.图16是滑动衬环过滚动体中心线的剖面图；
49.图17是滑动衬环过滚动体中心线的剖面图上端放大图；
50.图18是滑动衬环的右视图；
51.图19是内轮毂过滚动体中心线的剖面图；
52.图20是内轮毂的右视图；
53.图21是外轮毂过滚动体中心线的剖面图；
54.图22是外轮毂的右视图。
55.图中：1.实心轮轴；2.外半轮毂；3.螺栓；4.内半轮毂；5.轴承；6.支架；7.滑动衬环；8.外轮毂；9.内轮毂；10.滚动体；11滑环；12.压板。
具体实施方式
56.实施例
57.一种前机轮轮毂及支架轮轴组件由支架轮轴、滑动衬环7、滚动体10组成。
58.支架轮轴与飞机前起落架支柱固定连接，支架轮轴相对飞机静止不动，滑动衬环7与支架轮轴相接，滑动衬环7位于滚动体10圆周内，滑动衬环7与滚动体10固定连接，当飞机
在地面滑行或牵引移动时，滚动体10和滑动衬环7一同绕支架轮轴转动。
59.支架轮轴为支架形，由支架6、滑环11、压板12、螺钉组成。
60.滑环11、压板12、支架6两两相互固定连接，压板12用于限定滑环11与支架6的连接。压板12、滑环11分别通过螺钉固定在支架6上。
61.滑环11与滑动衬环7相接，滑动衬环7可以沿滑动衬环7与滑环11接触面相对转动。
62.当飞机在地面滑行或牵引移动时，支架6、压板12、滑环11相对飞机保持静止，滚动体10、滑动衬环7相对地面滚动，围绕支架6、滑环11、压板12转动。
63.支架6为整体结构，可分为支架主体和固定端，支架主体与滑环11、压板12固定连接，固定端与前起落架支柱固定连接。
64.靠近前起落架支柱一侧称为内侧，远离前起落架支柱一侧称为外侧。
65.支架主体、固定端相对于前起落架支柱的位置，支架主体位于外侧，固定端位于内侧。
66.支架主体为筋、板结构，包括8个肋条、1个肋板，4个肋条位于内侧，4个肋条位于外侧，肋条一端为连接端，另一端为自由端，8个肋条的连接端相连为一体，连接端中心在滚动体10的滚动中心线上，位于滚动体10的形心，8个肋条相对于滚动体10的形心对称分布；内侧肋条的自由端与肋板连在一起。肋条自由端与滑环11、压板12固定连接。
67.固定端为旋转体，为圆柱形，其中心线与滚动体10的滚动中心线平行，位于滚动体10的滚动中心线的正下方，距离为l1＝50mm～70mm。直径d1，d1＝40mm～60mm，
68.固定端位于肋板的内侧，一端与肋板相连，另一端与前起落架支柱固定连接。
69.固定端还可以位于滚动体10的滚动中心线的正上方。
70.为了进一步减轻重量，固定端还可以为圆筒形。
71.肋条为长条形，横截面可以为圆形，也可以为正方形。
72.如图9、图10所示，肋板为圆板形，圆板面与滚动体10滚动中心线垂直，内侧的肋条自由端与肋板在圆板形最大直径处相连。
73.支架6为不锈钢材料。
74.滑环11为旋转体、圆环形，与滑动衬环7相接触，接触面为摩擦面，摩擦面与滑动衬环7相匹配，摩擦面的相对面与肋条自由端固定连接。沿滚动体10中心线的剖面为长方形，其位向由与滑动衬环7相接触的摩擦面的位向决定，如图14、图15所示。
75.滑环11有2个，近支柱的称为内侧滑环，远离支柱的称为外侧滑环，内侧滑环与外侧滑环镜面对称。
76.压板12为薄板形，用于稳固滑环11与支架肋条自由端的连接。
77.滑动衬环7为旋转体、圆环形，如图16、图17所示，沿旋转体中心线的剖面为直角梯形。直角梯形的斜腰与滑环11相接，直角梯形的直腰与滚动体10的环槽相接，长底边距滚动体10形心近，短底边距滚动体10形心远。与滑环11相接的面为摩擦面。
78.直角梯形的宽度为l2，l2＝10mm～20mm，长直角边边长为l3，l3＝6～12mmmm。斜边和长直角边的夹角与肋条和滚动体10中心线的夹角相等。
79.滑动衬环7的外圆周与滚动体10的环槽相匹配，固定连接。
80.滑动衬环7的外径为d2，d2＝200mm～400mm。
81.滑动衬环7有2个，分别位于内轮毂8、外轮毂9的环槽内，2个滑动衬环7镜面对称。
82.滑动衬环7材料为自润滑合金。
83.如图6所示，滚动体由内轮毂8、外轮毂9、螺栓组成。
84.滚动体10中心线和某一肋条中心线组成1个支撑面，该支撑面共有4个肋条，其中，2个肋条位于内侧，2个肋条位于外侧。在1个支撑面中，两个相对的肋条的中心线重合，两个相邻的肋条中心线之间的夹角由滚动体10的两个环槽之间的距离及环槽内径决定。
85.如图2所示，滚动体10为滚动部分，由内轮毂8、外轮毂9、螺栓3组成。在滚动体10外圆周安装轮胎。内轮毂8位于内侧，靠近起落架支柱；外轮毂9位于外侧，远离起落架支柱。
86.内轮毂8和外轮毂9通过螺栓3固定连接，内轮毂8和外轮毂9与轮胎相匹配。
87.内轮毂8为回转体、整体结构，相对于外轮毂9位于内侧。
88.内侧指与起落架支柱较近的一侧，外侧指与起落架支柱较远的一侧。
89.内轮毂8与现有技术的主要区别是，取消了螺栓3连接部位回转体之内的腹板，在内轮毂8内圆周设置有环槽，环槽用于安装滑动衬环7。
90.环槽位于内轮毂和外轮毂的内侧，用于和滑动衬环7连接，环槽距离内轮毂和外轮毂外端16cm。
91.内轮毂8外部是指安装机轮轮胎的部分，内部是指与外部相对的部分。
92.外轮毂9为回转体、整体结构，相对内轮毂9位于外侧。
93.外轮毂9与内轮毂8，通过螺栓连接。
94.外轮毂9与现有技术的主要区别是，取消了螺栓3连接部位之外的腹板，在外轮毂8内圆周设置有环槽，环槽与安装滑动衬环7相匹配，用于安装滑动衬环7。
95.内轮毂8的环槽与外轮毂9环槽的距离为l4，l4＝110～265mm。
96.螺栓10为m10。
97.表相关结构特征，单位/mm
[0098] 实施例1实施例2实施例3l1706050d1605040l2201510l31286l4265190110d2400350200
技术特征：1.一种前机轮轮毂及支架轮轴组件，其特征在于，由支架轮轴、滑动衬环(7)、滚动体(10)组成；所述支架轮轴与飞机前起落架支柱固定连接，所述滑动衬环(7)与所述支架轮轴相接触，所述滑动衬环(7)位于所述滚动体(10)圆周内，所述滑动衬环(7)与所述滚动体(10)固定连接，当飞机在地面滑行或牵引移动时所述滚动体(10)和所述滑动衬环(7)一同绕支架轮轴转动；所述支架轮轴为支架形，由支架(6)、滑环(11)、压板(12)、螺钉组成；滑环(11)、压板(12)、支架(6)两两相互固定连接，所述压板(12)用于限定滑环(11)与支架(6)的连接；压板(12)、滑环(11)分别通过螺钉固定在支架(6)上；所述滑环(11)与所述滑动衬环(7)相接，所述滑动衬环(7)可以沿滑动衬环(7)与滑环(11)接触面相对转动。2.根据权利要求1所述的前机轮轮毂及支架轮轴组件，其特征在于，所述支架(6)为整体结构，可分为支架主体和固定端，支架主体与滑环(11)、压板(12)固定连接，固定端与前起落架支柱固定连接；靠近前起落架支柱一侧称为内侧，远离前起落架支柱一侧称为外侧；所述支架主体、所述固定端相对于前起落架支柱的位置，所述支架主体位于外侧，所述固定端位于内侧；所述支架主体为筋、板结构，包括8个肋条、1个肋板，4个肋条位于内侧，4个肋条位于外侧，肋条一端为连接端，另一端为自由端，8个肋条的连接端相连为一体，连接端中心在滚动体(10)的滚动中心线上，位于滚动体(10)的形心，8个肋条相对于滚动体(10)的形心对称分布；内侧肋条的自由端与肋板连在一起；肋条自由端与滑环(11)、压板(12)固定连接；固定端为旋转体，为圆柱形，其中心线与滚动体(10)的滚动中心线平行，位于滚动体(10)的滚动中心线的正下方，距离为l1＝50mm～70mm，直径为d1，d1＝40mm～60mm；固定端位于肋板的内侧，一端与肋板相连，另一端与前起落架支柱固定连接；肋条为长条形，横截面可以为圆形，也可以为正方形；肋板为圆板形，圆板面与滚动体(10)滚动中心线垂直，内侧的肋条自由端与肋板在圆板形最大直径处相连。3.根据权利要求2所述的前机轮轮毂及支架轮轴组件，其特征在于，所述固定端还可以位于滚动体(10)的滚动中心线的正上方。4.根据权利要求2或3所述的前机轮轮毂及支架轮轴组件，其特征在于，所述固定端还可以为圆管形。5.根据权利要求1所述的前机轮轮毂及支架轮轴组件，其特征在于，所述滑环(11)为旋转体、圆环形，与滑动衬环(7)相接触，接触面为摩擦面，摩擦面与滑动衬环(7)相匹配，摩擦面的相对面与肋条自由端固定连接；沿滚动体(10)中心线的剖面为长方形，其位向由与滑动衬环(7)相接触的摩擦面的位向决定；滑环(11)有2个，近支柱的称为内侧滑环，远离支柱的称为外侧滑环，内侧滑环与外侧滑环结构成镜面对称；压板(12)为薄板形，用于稳固滑环(11)与支架肋条自由端的连接。6.根据权利要求1所述的前机轮轮毂及支架轮轴组件，其特征在于，所述滑动衬环(7)为旋转体、圆环形，沿旋转体中心线的剖面为直角梯形；直角梯形的斜腰与滑环(11)相接，
直角梯形的直腰与滚动体(10)的环槽相接，长底边距滚动体(10)形心近，短底边距滚动体(10)形心远；与滑环(11)相接的面为摩擦面；直角梯形的宽度为l2，l2＝10mm～20mm，长直角边边长为l3，l3＝6～12mmmm；斜边和长直角边的夹角与肋条和滚动体(10)中心线的夹角相等；滑动衬环(7)的外圆周与滚动体(10)的环槽相匹配，固定连接；滑动衬环(7)的外径为d2，d2＝200mm～400mm；滑动衬环(7)有2个，分别位于内轮毂(8)、外轮毂(9)的环槽内，2个滑动衬环(7)结构成镜面对称；滑动衬环(7)材料为自润滑合金。7.根据权利要求1所述的前机轮轮毂及支架轮轴组件，其特征在于，所述滚动体(10)由内轮毂(8)、外轮毂(9)、螺栓(3)组成，内轮毂(8)位于内侧，外轮毂(9)位于外侧，内轮毂(8)和外轮毂(9)通过螺栓(3)固定连接；内轮毂(8)、外轮毂(9)均为回转体、整体结构，在内轮毂(8)、外轮毂(9)内圆周均设置有环槽，环槽用于安装滑动衬环(7)；内轮毂(8)的环槽与外轮毂(9)环槽的距离为l4，l4＝110～265mm。
技术总结本发明涉及一种前机轮轮毂及支架轮轴组件，由支架轮轴、滑动衬环、滚动体组成，所述支架轮轴为支架形，由支架、滑环、压板、螺钉组成。所述支架轮轴与飞机前起落架支柱固定连接，滑动衬环位于滚动体圆周内，滑动衬环与滚动体固定连接，支架主体为筋、板结构，包括8个肋条、1个肋板，8个肋条相对于滚动体的形心对称分布，肋条的连接端相连为一体，位于滚动体的形心；肋条自由端与滑环、压板固定连接。本发明采用支架结构取代实心轮轴和轴承，使传力路径最短，承载能力更好，降低前机轮的重量超过20％，提高了机轮主要承载区的疲劳寿命。提高了机轮主要承载区的疲劳寿命。提高了机轮主要承载区的疲劳寿命。
技术研发人员：吴莹莹 王钧
受保护的技术使用者：西安航空制动科技有限公司
技术研发日：2022.06.07
技术公布日：2022/11/1
