飞机部件专业课程设计.doc
《飞机部件专业课程设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《飞机部件专业课程设计.doc(44页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、目录一、设计要求1二、初步方案的确定32.1、结构形式32.2、梁的结构形式42.3、悬挂点配置42.4、翼肋布置52.5、配重方式62.6、操纵接头的布置62.7、开口补强6三、载荷计算与设计计算73.1、展向载荷计算73.2、接头位置确定73.3、梁的设计计算93.3.1、梁和前缘蒙皮的设计93.3.2、前缘闭室计算113.3.3、弯心和扭矩计算123.3.4、梁腹板校核143.3.5、梁缘条的校核153.4、蒙皮设计计算153.4.1、尾缘条设计153.4.2、弦向载荷分布计算163.4.3、前缘蒙皮校核173.4.4、后段壁板肋的数量和蒙皮最大挠度校核173.4.5、后段壁板蒙皮正应力
2、校核193.5、肋的设计计算193.5.1、后段肋的设计193.5.2、后段普通肋的校核203.5.3、中部加强肋设计233.5.4、整体端肋设计233.5.5、前缘肋和加强肋设计233.5.6、前缘开口加强肋校核243.6、接头和转轴设计253.6.1、支承接头设计253.6.2、选取轴承263.6.3、螺栓组合件的选择263.6、支座设计263.7.1、支承接头支座设计263.7.2、摇臂支座设计283.8、铆钉设计293.9、尾缘条设计30四、质量质心计算及配重设计304.1、质量计算304.1.1、前缘蒙皮质量计算314.1.2、梁质量计算324.1.3、前缘肋质量计算324.1.4、
3、后蒙皮质量计算324.1.5、尾缘条质量计算324.1.6、端肋质量计算334.1.7、后半肋质量计算334.1.8、支承支座质量计算334.1.9、摇臂支座质量计算334.1.10、质量和质心计算344.2、配重设计344.3、方向舵重新设计36五、装配工艺流程37六、总结37七、参考资料38一、设计规定方向舵在其活动范畴内运动,在任何情形下不得与其支撑构造或邻近构件发生干扰,因此其要满足一定协调关系。方向舵平面要满足几何尺寸及协调关系如图1。这是设计前提条件。 图1、方向舵平面尺寸及协调关系 图2、最后设计方向舵此外方向舵在XOY平面内外形由垂尾翼型后段和方向舵前段外形决定。垂尾翼型和方向
4、舵外形数据如表1和表2所示。表1、垂尾翼型(垂尾前缘为原点)(单位:mm)X03.481042.01112.01181.51320.51390Y09.9729.5823.6617.755.920表2、方向舵前段外形(方向舵前缘为原点)(单位:mm)X020406280Y012.8017.8019.6019.40方向舵最大偏转角为。按飞机强度规范拟定方向舵载荷及其分布。安全系数为。方向舵使用载荷为11000N。其载荷分布见图3和图4。为防止方向舵与垂直安定面发生耦合颤振,对与本设计可逆操纵方向舵,设计规定质量平衡。 图3,展向载荷分布 图4,弦向载荷分布二、初步方案拟定2.1、构造形式方向舵普通
5、构造采用梁式布局。操纵面普通都接近前缘转轴处布置单梁(即成为单梁式构造),其典型剖面见图5。图5、方向舵典型剖面形式由方向舵几何尺寸可知(见表1、2和图6),方向舵面积较小,最大厚度在62mm处为39.2mm。载荷为11000N,相对也较小,故可采用单梁式构造。此外平尾与方向舵前缘存在干涉,需要在方向舵前缘开口,弦向长度为45mm(与前缘距离),在最大厚度处之前,因此可以采用单梁构造而不用破坏梁。翼型厚度为C=39.2/320=0.1225,可知其为中档厚度翼型,对于中翼型单梁式方向舵,由梁和前缘蒙皮构成主抗扭闭室,前缘布置翼肋,间距普通较小,以便增长蒙皮强度和刚度,并能承受较大扭转载荷和局部
6、气动载荷。后段重要承受气动载荷,由于梁和前缘蒙皮构成主抗扭闭室,即后段翼肋不受扭,所后来段翼肋重要以抗弯和抗剪设计。此外后段厚度小,从工艺上考虑,不便采用机翼装配中在蒙皮上开口来以便装配翼肋形式,因此中采用半翼肋设计,半翼肋与其蒙皮装配形成壁板,两半壁板再与梁和尾缘条装配。图7、方向舵重要构造视图尾翼蒙皮普通较薄,长空一号为中速飞机,中速飞机尾翼蒙皮厚度大多等于或不大于1mm。由于方向舵尺寸较小,为装配以便,剖面上由前缘蒙皮、上半蒙皮(上壁板)、下半蒙皮(下壁板)、尾缘条构成。2.2、梁构造形式从几何上考虑,在最大厚度处布置单梁后,梁距前缘平尾开口为17mm,此距离局限性以在梁前面布置缘条,因
7、此采用“匚”形梁。从装配工艺考虑,若有前缘条,则前缘蒙皮装配时不便于打铆,导致装配上困难,因此采用“匚”形梁,对前缘蒙皮铆接装配以便。2.3、悬挂点配备操纵面悬挂点数量和位置拟定重要依照如下两点:1、依照操纵面展长和所受载荷大小拟定悬挂点数目,使操纵面梁有较好受力特性;2、保证使用可靠,在舵面转动时不卡死;舵面受载荷时变形不致引起与安定面相碰或突出安定面外形太多。为满足损伤容限设计,普通悬挂点不少于2个。由于载荷较小,因此可以采用3个接头,对称布置。在长空一号无人机方向舵为矩形,即方向舵根稍弦长相似,无后掠,因此运动协调十分容易。2.4、翼肋布置参照如下表各机型肋间距,长空一号采用铆接壁板,则
8、可初步选定肋间距为160mm,1250mm展长可等间距布置9个翼肋(含2 端肋)。表3、典型机型翼肋间距由于梁和前缘蒙皮构成主抗扭闭室,即后段翼肋不受扭,所后来段翼肋重要以抗弯和抗剪设计。此外后段厚度小,从工艺上考虑,不便采用机翼装配中在蒙皮上开口来以便装配翼肋形式,因此中采用半翼肋设计,半翼肋与其蒙皮装配形成壁板,左右两半壁板再与梁和尾缘蒙皮装配。且左右半肋应分别向上、下偏移一小段距离,以以便壁板与梁铆接。2.5、配重方式配重方式有两种,即集中配重与分散配重。由于这架飞机速度较低,且对重量较敏感,因此采用集中配重方式。在方向舵上下两端前伸出配重块。2.6、操纵接头布置为使最大扭矩尽量小,将接
9、头布置在中间,与中部悬挂点采用螺栓连接。中部接头支座为一件两用,既作为接头支座,又作为摇臂支座与梁缘条连接加强支柱,因此对其进行加强设计。2.7、开口补强前缘开口处两侧采用加强肋,梁腹板开口处采用支座三面对其加强。则可初步设计出方向舵,其CATIA初步模型如图8所示。图8、初步设计方向舵CATIA数值模型三、载荷计算与设计计算3.1、展向载荷计算方向舵相称于矩形机翼,跟梢比为1,其弦线是各处相等,因此依照图2可知其载荷沿展向是均布载荷。使用载荷为11000N,安全系数取1.3,则均布载荷:图9、展向载荷示意图展向载荷设计时以弯矩为重要设计载荷。3.2、接头位置拟定接头布置要使受载状况最佳,虽然
10、梁内力最小。梁设计载荷以弯矩为主,因此接头布置考虑弯矩分布。由于对称性,弯矩计算时可取梁一半做计算。如图,简化后中间为固支,此为一度静不定梁。图10、构造简化图图11、简化构造受力分析图由位移平衡可以计算出支反力N1大小。则弯矩为:当时,;当时,;可以画出弯矩图:图12、弯矩分布图显然在1、2和3点处有弯矩极值。计算3点弯矩极值:当时,当1、2两点弯矩相等,且不不大于等于4点最小弯矩绝对值时,梁受力最佳,此时接头位置最优。既有:式中:;则: 解得:代入得出:由此拟定接头位置,并可以拟定前缘蒙皮开口设计。图13、前缘蒙皮开口设计图实际设计上,由于加工和装配精度问题,因此取整数设计,可取接头距离为
11、193mm。移动较小,背面计算时仍可继续用最佳计算值。3.3、梁设计计算3.3.1、梁和前缘蒙皮设计a) 材料选取:梁可采用压弯型材,压成“匚”形梁,即加工出来腹板与缘条厚度相似。受载不大,因此梁材料可以选用普通易成型铝合金,如LY12铝合金,其有:b) 梁剪力计算:;;由于对称性,则另一半边3点载荷为:;c) 剪力分布图:图14、剪力分布图可计算出其剪力图中极值从左至右分布为:0;0。即最大剪力在2点处(即对称处),为。梁腹板受剪,腹板最大高度略不大于43.36mm,则腹板厚度有:即腹板厚度可以很小,不不大于等于0.4mm即可,强度足够了。考虑到前缘开口影响,腹板会承受额外剪力,因此可取腹板
12、厚度为1mm。由于方向舵比较小,为保证铆接装配后方向舵流场特性良好,采用LY10120度沉头铆钉,铆钉直径可用范畴为2.5-4mm。梁缘条上要铆接前缘蒙皮和后段壁板,因此采用双排平行铆钉,铆钉直径取2.5-4mm,则铆钉边距为5-10mm,则缘条宽度要不不大于10-20mm。由于弦线较短,缘条又是矩形,因此其缘条宽度不适当过大,否则会支撑蒙皮时对外形有较大影响。初步选用缘条宽度为25mm,中速飞机尾翼蒙皮厚度大多等于或不大于1mm。则可初步取蒙皮厚度为1mm。则梁剖面惯性矩为:受载状况有,Q作用下腹板最大剪应力M作用下最大正应力3.3.2、前缘闭室计算依照表2数据可以用MATLAB拟合出前缘三
13、次曲线(取前四个点),可近似得到蒙皮外形。得:a) 前缘蒙皮长度:此积分困难,因此用MATLAB编程数值积分得长度:图16、前缘拟合外形曲线 图17、前缘和梁闭室简图b) 前缘闭室面积:前缘蒙皮与梁共同构成单闭室构造,设前缘闭室弯心坐标为( ,0 )。以翼型前缘为坐标零点。气动力作用在气动中心上(89.4,0),转轴距离梁腹板 15mm(77,0)。3.3.3、弯心和扭矩计算计算闭室弯心:假设在弯心处作用力图18、开剖面剪流如图在点2处左侧断开,有此时前蒙皮没有剪流。由闭室。有:注:负号表达与方向相反。对3点取矩 正号表达与所设方向一致,即弯心在3点左边。则可得:压心距闭室弯心距离转轴距闭室弯
14、心距离则沿展向扭矩分布载荷为:分布扭矩在支点处由叠加集中扭矩,扭矩反对称分布,剩余某些扭矩由摇臂支反力提供扭矩在中点平衡,则扭矩分布有:当时当时得扭矩图:图19、扭矩图其扭矩极分别为:0;114.72;-96.24;184.78;-184.78;96.24;-114.72;0。由于方向舵前缘开口,因此在开口处,扭矩由梁承受转移。最大扭矩:184.783.3.4、梁腹板校核在梁上,同样在展向中点处(操纵摇臂接头处)有最大剪流: 对3点取矩,平衡可求出: 因此最大剪流在梁展向中点处腹板中点位置,大小为: 则此处最大剪应力:因此梁腹板满足设计规定,是安全。3.3.5、梁缘条校核方向舵中央对称面处弯矩
15、、扭矩、剪力均最大,故方向舵中央对称面处为危险截面。中央对称面处缘条最大正应力由前面得出为:最大剪应力为梁缘条2点处,大小为:用第三强度理论校核有:因此梁缘条是安全。3.4、蒙皮设计计算3.4.1、尾缘条设计尾缘要与上下壁板铆接装配,且上下两排铆钉错开,因此也是双排铆钉。由于还要满足铆接厚度规定,依照蒙皮厚度为1mm,则铆接处尾缘高度要不不大于2mm,依照表1可初步估算出2mm厚度处距后缘位置为12mm。图20、尾缘条设计图因此可以初步选用尾缘条宽度为40mm。材料同取LY12铝合金。3.4.2、弦向载荷分布计算弦向载荷分布如图21。图21、弦向载荷分布由压心位置可计算出前段2P长度为0.09
16、681b。如下所示: 3.4.3、前缘蒙皮校核扭矩重要由前缘闭室承受,扭矩在前缘蒙皮上产生最大剪流有:所此前缘蒙皮也是安全。3.4.4、后段壁板肋数量和蒙皮最大挠度校核蒙皮与梁和尾缘条及端肋都是单排铆钉连接,因此可以将其简化为四边铰支。这样设计更安全。如图所示为其简化模型。图22、后蒙皮简化模型 图23、弦向蒙皮载荷分布蒙皮铆接接触面宽度为12mm,简化模型尺寸有:(长度由背面肋宽度拟定) 由3.4.2可算出载荷应用四边间支矩形板纳维叶解法:取一项时就可得到较好收敛,即m=1,n=1有:求w最大值时,显然 时获得,用MATLAB编程求出当x=71.35时求得最大值。 求至少需要多少根肋有:即取
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 飞机 部件 专业课程 设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【a199****6536】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【a199****6536】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。