图1 舱顶灯CATIA三维图

    设计过程中涉及考虑以下几点问题：

    (1)圆角

    灯罩安装板不论内、外表面的转折处均应设计成圆角，这样不但机械强度高，外观漂亮，通常为R1或者R2尺寸。灯罩与灯罩相合部位采用相同圆角尺寸相合。

    (2)壁厚

    灯罩安装板壁厚均匀、厚薄适当且不应有突变，厚薄不同的部位应逐渐过渡。厚度即满足支撑强度要求，又满足轻质要求。灯罩安装板等主要支撑部件一般采用铝合金材料。

    (3)加强筋

    插座支架在90度拐角中心处有一加强筋，在不增大插座支架厚度的情况下，采用加强筋能够增强其机械强度，同时还可以防止插座支架的翘曲。设计加强筋应注意掌握以下几点：

    ①厚度应小于支架厚度，以免产生凹陷；

    ②高度不宜过大，否则会使筋部受力破坏；

    ③设置方向应与导线导出方向一致，很好的固定支撑连接器部件；

    (4)孔

    休息舱顶灯的安装采用机械式安装，主要利用螺钉进行固定。一般要求灯具孔的公差精度不高。休息舱顶灯的孔，应尽可能开设在不减弱整个灯具机械强度的部位。相邻两孔之间和孔与边缘之间的距离对称分布。

 1.2 结构设计准则

    1.2.1 工艺性

    零件应具有良好的工艺性。在样机或小批量生产时应尽量避免采用铸件、锻件、冲压件和注塑件，因为这需要模具来制造因而导致造价高和周期长，而直接采用棒料、板料(尽量避免用带料，因带料采购和落料都较困难）、型材或焊接件。对于产品来说，要求具有良好的装配工艺性和维修工艺性。产品装配工艺性要求相关零件尽量模块化，每个模块形成单独的部件，这样有利于车间进行流水作业，提高效率。另外还要求零件装配必须有明确的定位基准面，没有欠定位和过定位现象发生；零件装配要便于操作；装配质量要便于检验。产品维修工艺性要求易损零部件单独成为一个装配单元，能快速地拆卸和更换。

    1.2.2 重量

    航空类产品对重量的要求是非常苛刻的，几乎到了克克计较的程度。在结构设计时，尽量变集中载荷为分布载荷，以降低危险截面的应力。

    1.2.3 寿命和可靠性

    零部件和产品的寿命就是能满足强度、刚度、精度和功能等综合要求的预定时间。对于受静载荷和无相对运动的结构类零部件来说（比如舱顶灯），在完成了强、刚度计算校核后，其寿命和可靠性基本上是可以信赖的。

    1.2.4 其它

    要求休息舱顶灯中的光源器件或电子元器件所产生的热量，尽快散发出去。

    要求休息舱外壳具有良好的密封性。

    要求降低零部件的成本。

    1.3 休息舱顶灯CAE分析

    整个顶灯与飞机舱体固定连接，相对活动部件灯具的可靠性验证要求低。不仅需要进行零部件的固有特性分析，还应该进行结构在飞机着陆受冲击过程的振动分析。可以进行分析计算的CAE软件很多，比如ANSYS等。这里采用CATIA自代零部件静力学分析、模态分析对该顶灯零件进行固有特性分析。以底盖零件为例，其材料为错。在孔的位置有8个固定约束，分析结果如表1所示。

    表1 底盖固有频率

    表1为底盖前10阶固有频率。图2是第一阶固有频率对应的第一阶模态振型。从图中可以看出底盖凸台是最容易变形的地方，而8个孔是应力集中的地方。

    图2 底盖在第一阶振型

    2 结论

    本文针对一种飞机休息舱顶灯结构设计进行了概述，分析了设计过程中的基本准则和需要考虑的几点关键问题，最后采用CATIA软件对顶灯进行了三维建模以及零部件的固有特性分析，设计的产品符合设计指标，并得到以下几点结论：

    (1)灯罩安装板不论内、外表面的转折处均应设计成圆角；

    (2)灯罩安装板壁厚均匀、厚薄适当且不应有突变，厚薄不同的部位应逐渐过渡。厚度即满足支撑强度要求，又满足轻质要求。

    (3)加强筋应注意:①厚度应小于支架厚度，以免产生凹陷；②高度不宜过大，否则会使筋部受力破坏；③设置方向应与导线导出方向一致，很好的固定支撑连接器部件；

    (4)休息舱顶灯的孔，应尽可能开设在不减弱整个灯具机械强度的对称部位。

    本文同时给出了部分结构设计准则，提供参考。

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