Проектирование крыла самолета из композиционных материалов - Курсовая работа

Одной из важнейших задач, решаемых при создании любой конструкции, является обеспечение ее прочности, т.е. под действием нагрузок в эксплуатации не должно быть разрушений. В конструкциях летательных аппаратов, где задача снижения массы стоит особенно остро, изготовление из КМ крыльев, оперения и других балочных систем очень актуально. Подъемная сила и лобовое сопротивление крыла зависят от геометрических характеристик крыла, которые в свою очередь в основном сводятся к характеристикам крыла в плане и характеристикам профиля крыла. Кроме этого основного назначения крыло обеспечивает поперечную устойчивость и с помощью расположенных на нем элеронов поперечную управляемость. Применение механизированных крыльев, дает возможность уменьшить посадочную скорость и длину пробега самолета после посадки, уменьшить скорость самолета в момент отрыва и сократить длину разбега при взлете.В качестве исходных данных принимаются летно-технические характеристики самолета UTVA-65 “Privrednik”. В конструкторской части бакалавра “Проектирование конструкции лонжерона крыла самолета UTVA-65 “Privrednik”. были определены расчетные скорости полета, выбраны максимальная и минимальная эксплуатационные перегрузки, а также найдены действующие на крыло воздушные и массовые нагрузки и вызываемые ими поперечные силы и изгибающие моменты для подкосного крыла. На рис.1.1 показана правая консоль крыла с размерами. Для крыла выбран профиль NACA 2214 (рис.1.2) с геометрическими параметрами, представленными в табл.1.1, параметры пересчитаны с учетом процентного отношения к хорде . Материалы: Используемые материалы при проектировании элементов конструкции крыла приведены в табл.1.2., а также их свойства в табл.1.3.На этапе проектирования сечения балки (Рис.1.3) из КМ примем следующие допущения: - распределение напряжений по толщине полок равномерное, что обосновывается незначительной толщиной полок по сравнению с высотой балки; стенка и заплечики не работают на изгиб; Это позволяет раздельно проектировать стенку и полки балки. Определим расчетные нагрузки на каждом участке балки при положительной и отрицательной перегрузках (рис.1.4). При проектировании балки принимаем значение ширины полок на всех участках одинаковой.Для крепления подкоса к балке и обеспечения передачи усилий используем стойку-балку.Определим толщину ? металлической пластины, используемой для передачи потока касательных усилий со стенки на стержень, по третей гипотезе прочностиРасчетное усилие для вилки составит (рис.1.6): . По значению внутреннего диаметра подшипника () подбираем значение диаметра крепежного элемента. Определим толщину вилки из условия прочности крепежного элемента на смятие Проверим крепежный элемент на срез Условие работы крепежного элемента на срез выполняется.Для соединения стойки-балки со стенкой используем клеевое соединение. Для склейки деталей используем клей ВК-9. Разбиваем поверхность пластины на 10 квадратов 20х20 (мм). Усилия в каждом квадрате возникают разные. В центре каждого квадрата условно ставиться болт эквивалентной площади.Для крепления балки к фюзеляжу и передачи усилий используется стыковой узел.Выбираем максимальные результирующие усилия, действующие в стыковом узле (при первом расчетном случае) Определим толщину ?ст стойки, используемой для снятия и передачи потока касательных усилий со стенки на стыковой узел.Для соединения стойки-балки со стенкой используем клеевое соединение. Для склейки деталей используем клей ВК-9. Разбиваем поверхность пластины на 16 прямоугольников 54х25 (мм). Усилия в каждом прямоугольнике возникают разные. В центре каждого прямоугольника условно ставиться болт эквивалентной площади.Определим толщину проушины из условия прочности крепежного элемента на смятие. В соответствии с рядом нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69) принимаем мм. Определим наружный радиус проушины из условия прочности на разрыв.Конструкция стержня состоит из двух частей: самого стержня и соединительных фитингов. Наиболее часто задачу проектирования стержня разбивают на два этапа: определение параметров основной части и законцовок, с последующим согласованием общих размеров. В качестве критерия проектирования стержня будем использовать критерий минимума массы. В ходе проектирования стержня необходимо определить следующие параметры: - R - средний радиус стержня; Включение в структуру пултрузионного стержня 2-х слоев материала с армированием 90° не оказывает существенного влияния на упругие и прочностные характеристики материала.Для изготовления законцовок стержня, переходной втулки и оси, соединяющей пару ухо-вилка выберем 30ХГСА с пределом прочности .Определим минимальный внутренний диаметр резьбы из условия прочности резьбы на срез Конструктивно принимаем резьбу М26Ч3 ГОСТ 9150-59 [1]. Проверим выполнение условия смятия резьбы Условие прочности на смятие резьбы выполняется.Для устранения несоосности и перекоса отверстий уха и вилки предусматриваем установку шарнирного подшипника в отверстии уха. В соответствии с усилием в стержне был вы

Содержание

Введение

1. Расчет лонжеронов

1.1 Исходные данные

1.2 Проектирование поперечного сечения

1.3 Проектирование стойки-балки

1.3.1 Расчет параметров пластины

1.3.2 Расчет вилки

1.3.3 Расчет клеевого соединения

1.4 Проектирование узла крепления балки

1.4.1 Расчет параметров пластин

1.4.2 Расчет клеевого соединения на стенке

1.4.3 Расчет проушины

2. Проектирование стержня

2.1 Проектирование поперечного сечения

2.2 Проектирование законцовок стержня

2.2.1 Расчет параметров резьбовой части

2.2.2 Расчет уха

2.2.3 Расчет крепежного элемента

3. Расчет нервюр

3.1 Проектировочный расчет усиленных нервюр

3.2 Расчет устойчивости стенки нервюры

4. Расчет обшивки крыла

4.1 Проектирование обшивки

5. Расчет элерона

5.1 Параметры элерона, его навеска на крыле

5.2 Аэродинамическая компенсация элеронов

5.3 Нагрузки, действующие на элерон

5.4 Проектирование лонжерона элерона

5.5 Расчет обшивки элерона

5.6 Расчет узлов навески

6. Расчет качалки

6.1 Расчет геометрических параметров качалки

6.2 Расчет проушины в тягах управления

6.3 Расчет вилки качалки

6.4 Расчет ступицы

7. Расчет закрылка

7.1 Нагрузки, действующие на закрылок

Заключение

Список использованной литературы

Одной из важнейших задач, решаемых при создании любой конструкции, является обеспечение ее прочности, т.е. под действием нагрузок в эксплуатации не должно быть разрушений. В авиации одно из основных требований: обеспечение минимального веса конструкции, а также обеспечение усталостной прочности и долговечности.

В конструкциях летательных аппаратов, где задача снижения массы стоит особенно остро, изготовление из КМ крыльев, оперения и других балочных систем очень актуально.

Целью данного курсового проекта является проектирование из КМ крыла самолета. Крыло самолета предназначено для создания подъемной силы. Аэродинамическое качество крыла тем больше, чем больше подъемная сила и меньше лобовое сопротивление. Подъемная сила и лобовое сопротивление крыла зависят от геометрических характеристик крыла, которые в свою очередь в основном сводятся к характеристикам крыла в плане и характеристикам профиля крыла. Кроме этого основного назначения крыло обеспечивает поперечную устойчивость и с помощью расположенных на нем элеронов поперечную управляемость.

Применение механизированных крыльев, дает возможность уменьшить посадочную скорость и длину пробега самолета после посадки, уменьшить скорость самолета в момент отрыва и сократить длину разбега при взлете.

Внутренний объем крыла часто используется для размещения топливных баков и некоторых агрегатов оборудования. На крыле могут размещаться двигатели, шасси, установки вооружения.

Независимо от размеров, схемы и назначения самолета его крыло всегда состоит из каркаса и обшивки. Силовой каркас включает в себя продольный (лонжероны, продольные стенки) и поперечный силовые наборы (рядовые и силовые нервюры). крыло самолет композиционный материал

В данном курсовом проекте произведен расчет основных элементов продольного и поперечного набора крыла самолета, элеронов, качалки, узлов крепления и др. В ходе работы, также необходимо обеспечить такие требования как обеспечение прочности и устойчивости элементов конструкции и конструкции в целом, обеспечение точности размеров, силовое взаимодействие с другими элементами конструкции, жесткие требования к стыковым узлам и др.