Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
КП Богачёв- Акименко 1 июня 2013-1.docx
Скачиваний:
48
Добавлен:
24.07.2017
Размер:
1.85 Mб
Скачать

Министерство образования и науки российской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

«МАИ»

КАФЕДРА 101

Курсовой проект

по дисциплине «Конструирование агрегатов планера»

Выполнил: студент группы 01-403

Богачев В.С.__________

Руководитель: Акименко А.А.____________

МОСКВА 2013

Содержание

Задание……………………………………………………………………3 стр.

  1. Анализ конструкции разрабатываемого агрегата

    1. Общие сведения……………………………………………………4 стр.

  2. Определение нагрузок на элементы конструкции.

    1. Расчет внешних нагрузок, действующих на киль, построение эпюр ,Q и Mизг.……………………………………………………………..……….............8 стр.

3. Проектирование конструкции.

3.1. Проектирование панели……………………………………………22 стр.

3.2. Разработка стенки лонжерона………………………………………………...31 стр.

3.3. Разработка нервюры……………………………………………………………….33 стр.

3.4.Разработка стыкового узла соединения………………………………….36 стр.

4. Список литературы……………………………………………………………….40 стр.

Задание В-1-2-б. Разработать вертикальное оперение пассажирского самолета местных авиалиний.Выполняет: Богачев Владимир Сергеевич.

1)КСС оперения(количество и расположение стрингеров, лонжеронов , стенок, нормальных и усиленных нервюр)формировать в соответствии с геометрией оперения по предлагаемой к разработке КСС с учетом внешних нагрузок.

2)Построить в абсолютных величинах эпюры распределенной по размаху оперения погонной воздушной нагрузки , перерезывающей силыQи изгибающего момента Мизг с учетом опирания на фюзеляж.

3)На основании принятой КСС и эпюры Qпостроить эпюру крутящего момента Мкр, считая, что линия центров давления расположена на 28% текущей хорды.

4)Произвести проектировочный расчет оперения на прочность в двух сечениях,рассчитать бортовую нервюру и узлы крепления оперения к опоре.

Форма симметричного профиля несущей поверхности по таблице 1 Приложения 1. Профиль 0009.(в % от хорды)

0

2,5

10

15

20

30

40

50

70

100

0

1,96

3,51

4,01

4,3

4,5

4,35

3,96

2,75

0

Анализ конструкции разрабатываемого агрегата

    1. Общие сведения.

Прототипом задания является самолет Ил-114.

В соответствии с требованиями технического задания МГА Ил-114 должен перевозить не менее 60 пассажиров (коммерческая нагрузка - 5,4 т) на практическую дальность 1000 км с крейсерской скоростью 500 км/ч на высоте 6000 - 7200 м.

Надо заметить, что требования к Ил-114 имели ряд особенностей, которые отличали их от тех, что предъявлялись к его зарубежным аналогам. Прежде всего, Ил-114 должен эксплуатироваться с относительно небольших аэродромов, имеющих как бетонированные, так и грунтовые ВПП, что значительно расширяет географию его использования в различных регионах страны.

С целью создания конструкции планера Ил-114 с хорошей весовой отдачей применили новые конструкционные материалы, в том числе усовершенствованные металлические сплавы(высокопрочные алюминиевые и титановые­), композиционные материалы и неметаллы.

Рис.2 Прототип задания. Ил-114.

Рис.3 Компоновочная схема ИЛ-114.

Рис.4 Геометрия агрегата. В-1-2-б. С указанием размеров.

  1. Определение нагрузок на элементы конструкции.

2.1. Расчет внешних нагрузок, действующих на киль, построение эпюр ,Q и Mизг.

В полете на киль действуют распределенные аэродинамические силы, приложенные непосредственно к обшивке в виде сил разряжения и давления, массовые силы конструкции киля, распределенные по всему объему киля, и сосредоточенные массовые силы от агрегатов(руль направления), приложенные в узлах навески.

Рис.5 Эпюры в абсолютных величинах

Располагаем передний лонжерон на расстоянии 20% от хорды b. А задний на 71,8% b.

Центр давлений располагаем на 25% b.

Мы рассматриваем 3 сечения, в которых находятся узлы навески руля направления.

Рис.6 Обозначения сечения.

ОБОЗНАЧЕНИЯ.

b- хорда, мм. Х1 –координата оси переднего лонжерона от носка профиля, мм.

Х2 – координата центра давления ( Ц.Д. )- точки приложения равнодействующей силы ƩQ = Q2 , от носка профиля, мм. Х3 – координата центра жёсткости ( Ц.Ж. ) от оси переднего лонжерона , мм. Х4 –координата оси заднего лонжерона от носка профиля, мм. Х5 - расстояние между лонжеронами, мм. Х6 – расстояние от оси переднего лонжерона до координаты Ц.Д.,мм. Х7 - координата оси узла навески руля направления ( Р.Н. ), мм. Q1 – нагрузка на киль без учёта нагрузки на узел навески Р.Н., даН. Q2 – нагрузка на киль с учётом нагрузки на узел навески Р.Н., даН. Q3 = Q2Q1 – нагрузка на узел навески Р.Н., даН. Нпер.л-на – строительная высота переднего лонжерона, мм. Нзадн. л-на – строительная высота заднего лонжерона, мм. – реактивная сила ( реакция ), действующая вдоль стенки переднего лонжерона от воздействия силыQ, даН. – реактивная сила ( реакция ), действующая вдоль стенки переднего лонжерона от воздействия крутящего момента Мкрут., даН. – реактивная сила ( реакция ), действующая вдоль стенки заднего лонжерона от воздействия силыQ, даН. – реактивная сила ( реакция ), действующая вдоль стенки заднего лонжерона от воздействия крутящего момента Мкрут., даН. F- площадь, ограниченная теоретическим контуром и осями переднего и заднего лонжеронами, мм2.

-высота середины контура.

Определение геометрических параметров и нагрузок, действующих в сечении 1-1.

Сечение 1-1 – сечение, проходящее через верхний узел навески руля направления ( Р.Н.)

b = 1192,1мм. ( определено компьютером ); Х1 = 20% = 01192,1238,42мм.

Х2 = 25% = 0333,788мм. ; Х4 = 71,8% = 0855,9278мм.

Х5 = Х4 - Х1 = 855,9278– 238,42= 617,5078мм. Х6 = Х2 - Х1 = 333,788– 238,42= 95,368мм.

Х7 = 77% = 0917,917мм.

Q1 = 0,01 13800 = 138 даН.

Q2 = 0,06 13800 = 828 даН.

Q3 = Q2Q1 = 828 – 138 = 690 даН.

Нпер.л-на = 2 4,3% мм. ( для симметричного профиля 0009 при 20%-ном расположении переднего лонжерона высота профиля в одну сторону составляет 4,3% хорды ).

Нзадн. л-на = 62,4мм (определено компьютером );

Распределение нагрузки ƩQ = Q2 между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:

= ƩQ =828 =604,427даН.

ƩQ =828 =223,58 даН. Проверка: +=604,42+ 223,58= 828= 828 даН.

Итак : =604,42даН ; 223,58 даН.

Определение Ц.Ж. – точки, относительно которой сумма моментов от действия сил и

Х3.= =166,73мм.

Проверка: ) = 166,73 – 166,73 ) = 100780,1= 100780,1. ВСЁ ПРАВИЛЬНО.

Расстояние от Ц.Ж. до Ц.Д. Х8 = Х3 – Х6 = 166,736- 95,368= 71,368мм.

Крутящий момент Мкрут.= ƩQ Х8 = 828 59093

Площадь контура F = =50944,3935 мм2.

Поток касательных напряжений ===0,579 .

= Нпер.л-на = 59,505

Суммарная перерезывающая сила для переднего лонжерона Ʃ = +663,925даН.

= Нзад..л-на = 36,2

Суммарная перерезывающая сила для заднего лонжерона Ʃ = -187,38даН.

В данном сечении в обшивке действует поток 0,579 .

Расчет: =3,42даН/мм.

Определение геометрических параметров и нагрузок, действующих в сечении 2-2.

Сечение 2-2 – сечение, проходящее через средний узел навески Р.Н.

b = 1212мм. ( определено компьютером ); Х1 = 20% = 242,4мм.

Х2 = 25% = 303мм. ; Х4 = 71,8% = 870,216мм.

Х5 = Х4 - Х1 = 627,819мм. Х6 = Х2 - Х1 = 60,6мм.

Х7 = 77% = 933,24мм.

Q1 = 0,47 13800 = 6486 даН.

Q2 = 0,62 13800 = 8556 даН.

Q3 = Q2Q1 = 8556 – 6486 = 2070 даН.

Нпер.л-на = 2 4,3% мм. ( для симметричного профиля 0010 при 20%-ном расположении переднего лонжерона высота профиля в одну сторону составляет 4,3% хорды ).

Нзадн. л-на = 128,5мм (определено компьютером );

Распределение нагрузки ƩQ = Q2 между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:

= ƩQ =8556 =6249,2даН.

ƩQ =8556 =2306,8 даН. Проверка: +=6249,2 + 2306,8= 8556= 8556 даН.

Итак : =6249,2даН ; 2306,8даН.

Определение Ц.Ж. – точки, относительно которой сумма моментов от действия сил и

Х3.= =343,491мм.

Проверка: ) = – 343,5 ) = 2146545,9= 2146545,9. ВСЁ ПРАВИЛЬНО.

Расстояние от Ц.Ж. до Ц.Д. Х8 = Х3 – Х6 = 343,491-196,76 = 146,73 мм.

Крутящий момент Мкрут.= ƩQ Х8 = 8556

Площадь контура F = =216583,57мм2.

Поток касательных напряжений === 2,8982.

= Нпер.л-на = 612,983

Суммарная перерезывающая сила для переднего лонжерона Ʃ = +6862,183 даН.

= Нзад..л-на = 372,427

Суммарная перерезывающая сила для заднего лонжерона Ʃ = -1934,373 даН

.

В данном сечении в обшивке действует поток 2,8982 .

Расчет =28,14 даН/мм.

Определение нагрузок ,действующих в сечении 2’-2’(сечение максимального общего действия .

b = 2573,3 мм. ( определено компьютером ); Х1 = 20% = 0514,66мм.

Х2 = 25% = 0720,52мм. ; Х4 = 71,8% = 01847,63мм.

Х5 = Х4 - Х1 = 1847,63– 514,66 = 1332,64мм. Х6 = Х2 - Х1 = 720,52– 514,66= 205,86мм.

Х7 = 77% = 01981,44 мм. Q1 = 9182 даН. (снято с эпюры Q рис.5). Нпер.л-на = 2 4,3% мм. ( для симметричного профиля 0009 при 20%-ном расположении переднего лонжерона высота профиля в одну сторону составляет 4,3% хорды ).Нзадн. л-на = 134,6 мм (определено компьютером );

Распределение нагрузки Q1 между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:

= Q1 =9182 =6702,5 даН.

Q1 =9182 =2479,5 даН. Проверка: +=6702,5 + 2479,5 = 9182= 9182 даН.

Итак : =6702,5 даН ; 2479,5 даН.

Определение Ц.Ж. – точки, относительно которой сумма моментов от действия сил и

Х3.= =359,86 мм.

Проверка: ) =– 359,86 ) =2411961,65 = 2412008,01 . ВСЁ ПРАВИЛЬНО.

Расстояние от Ц.Ж. до Ц.Д. Х8 = Х3 – Х6 = 359,86 -205,86= 154 мм.

Крутящий момент Мкрут.= Q1 Х8 = 9182

Площадь контура F = =237143,28 мм2.

Поток касательных напряжений === 2,98.

= Нпер.л-на = 659,78

Суммарная перерезывающая сила для переднего лонжерона Ʃ = +7362,28 даН.

= Нзад..л-на = 401,11

Суммарная перерезывающая сила для заднего лонжерона Ʃ = -2078,39даН.

В данном сечении в обшивке действует поток 2,98.

Расчет : =32,41 даН/мм.

Определение геометрических параметров и нагрузок, действующих в сечении 3-3.

Сечение 3-3 – сечение, проходящее через нижний узел навески Р.Н.

b = 3161мм. ( определено компьютером ); Х1 = 20% = 0632,2мм.

Х2 = 25% = 0885,08мм. ; Х4 = 71,8% = 02269,59мм.

Х5 = Х4 - Х1 = 2269,59– 632,2= 1637,39мм. Х6 = Х2 - Х1 = 885,08– 632,2= 252,88мм.

Х7 = 77% = 02433,97мм. Q1 = 0,94 13800 = 12972 даН. Q2 = 0,99 13800 = 13662 даН. Q3 = Q2Q1 = 13662

– 12972 = 690 даН. Нпер.л-на = 2 4,3% мм. ( для симметричного профиля 0009 при 20%-ном расположении переднего лонжерона высота профиля в одну сторону составляет 4,3% хорды ).Нзадн. л-на = 165,2мм (определено компьютером );

Распределение нагрузки ƩQ = Q2 между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:

= ƩQ =13662 =9976,482даН.

ƩQ =13662 =3685,518даН. Проверка: +=9976,482+ 3685,518= 13662= 13662 даН.

Итак : =9976,482 даН ; 3685,518 даН.

Определение Ц.Ж. – точки, относительно которой сумма моментов от действия сил и

Х3.= =441,71 мм.

Проверка: ) = 1637,398– 441,71 ) = 4406725,17= 4406725,17.

ВСЁ ПРАВИЛЬНО.

Расстояние от Ц.Ж. до Ц.Д. Х8 = Х3 – Х6 = 441,71 - 252,88= 188,831мм.

Крутящий момент Мкрут.= ƩQ Х8 = 13662 2579814

Площадь контура F = =357771,46мм2.

Поток касательных напряжений ===3,6054 ;

.

= Нпер.л-на = 979,946

Суммарная перерезывающая сила для переднего лонжерона Ʃ = +10956,428даН.

= Нзад..л-на = 595,611

Суммарная перерезывающая сила для заднего лонжерона Ʃ = -3089,907даН.

В данном сечении в обшивке действует поток 3,6054 .

Результаты расчётов ( расчётные нагрузки ) приведены в таблице 2.

Таблица2.

Номера

сечений

Потоки в плоскости панелей

даН/мм

Перерезывающие силы по стенкам лонжеронов

даН

qσ

qτ

Передний лонжерон

Ʃ

Задний лонжерон

Ʃ

1-1

3,42

0,579

663,925

187,38

2-2

28,14

2,8982

6862,983

1934,373

2’-2’

32,41

2,98

7362,28

2078,39

3-3

0

3,6054

10956,428

3089,907

Рис.7. Сечения. Распределение перерезывающей силы Q[даН] по стенкам л-нов.

Рис.8 Положение центров жесткости, Мкрут [даН*мм] и [даН/мм].

Соседние файлы в предмете Конструирование летательных аппаратов