后掠机翼大梁课程设计.docx
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后掠机翼大梁课程设计
后掠机翼大梁设计说明书
目录
一、任务
二、原始数据
三、大梁尺寸初步计算
四、外载荷计算
五、翼梁材料选择
六、确定大梁剖面尺寸
七、缘条连接位置确定
八、接头设计
九、铆钉与螺栓设计
一十、全机总重
一十一、零件加工工艺
一十二、参考书目录
一、任务
1.外载荷计算;
2.选定机翼的受力型式,进行结构布置;
3.对机翼进行总体强度设计计算;
4.设计大梁,绘制大梁装配图和零件图。
二、原始数据
=5.5(最大过载系数)
=2550公斤(全机总重)
=1400公里/小时(H=5000公尺)
S=9(机翼面积,包括机身覆盖部分)
L=5.4米(机翼翼展)
B=1.2米(机身宽度)
=2.800米(在机身对称轴上)
η=3.5(跟梢比)
λ=2.77(展弦比)
χ=(在机翼弦线1/4处的连线与飞机对称面的垂线之间的夹角)
Φ=-(下反角)
α=(安装角)
=0.27米(一对副翼面积)
=0.800米(副翼展长,一个机翼上)
f=1.5(安全系数)
翼型数据NACA64-006
6——第六族
4——最大相对厚度大致在40%的弦线处
006——最大相对厚度6%
①前缘半径r=0.256
②翼型为顺气流方向。
X=X6/100;Y=Y6/100。
X
0
0.5
0.75
1.25
2.5
5.0
7.5
10
15
Y
0
0.495
0.596
0.754
1.024
1.405
1.692
1.928
2.298
X
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Y
2.572
2.772
2.907
2.981
2.995
2.919
2.775
2.575
2.331
X
65
70
75
80
85
90
95
100
Y
2.050
1.740
1.412
1.072
0.737
0.423
0.157
0
三、大梁尺寸初步计算
本课设课题题目是后掠翼机翼大梁,根据载荷的大小故采用单梁式机翼结构由于任务书采用NACA64-006翼型,故将翼梁布置在机翼40%弦线上。
数据计算如下:
2.得:
3.得:
4.得:
5.
6.(假设机翼蒙皮为1mm)
7.X40%=
8.3.47m
机翼外型如下:
四、外载荷计算
升力单位面积机翼载荷:
单位机翼面积:
单个机翼设计载荷:
P=
假设机翼上的载荷由机身对称面沿展向均匀分布,大小与机翼弦长成正比,故机翼梢部均布载荷为,则翼根部均布载荷为。
得:
载荷引起的剪力和弯矩主要由翼梁承受,下面给出翼梁上剪力和弯矩变化的表达式和示意图。
剪力图:
(单位KN)
弯矩图:
(单位KN/m)
轴力:
(单位KN)
五、翼梁材料选择
本设计方案的梁为组合式结构,梁腹板,梁根部缘条,梁梢部缘条采用不同的材料和加工工艺制造,最后装配成翼梁,这样具有制造简单,适用于初步设计机型
梁腹板选用LY12,LY12具有较多的比强度(15*mm),是制造高强度结构件的理想材料,它的,
梁根部缘条选用,考虑到梁根部缘条(包括耳片)受力较大,而且结构高度受到限制,所以选用高强度材料较为合理,同时考虑到接头采用模锻毛坯和焊接的需要,材料必须具有良好的可锻性和可焊性。
综上优点,选用,其
梁梢根部缘条选用LC4,LC4相比于LY12有更多的比强度(21.4*)和抗剪比强度(20.41*mm),考虑到梢部缘条相比根部受剪较小,但仍为重要部件,承受轴力,故用LC4材料,其
六、确定大梁剖面尺寸
从弯矩图和剪力图中可以判断根部受力是最大的,所以把它作为一个危险截面,这个截面的内力为:
Mmax=Qmax=79.8KN
梁截面形状为工字型,它有较高的相对抗弯剖面系数,因而有很好的结构重量特性,而且也便于装配,是一种理想的的选择。
考虑到组合式梁,缘条设计为T型截面,其下端主要用于腹板搭接固定,计算时忽略该部分的抗弯。
确定剖面主要尺寸,H、b、
剖面强度要求为:
确定腹板厚度:
故取腹板厚度为3mm
确定b、:
因此
由设计手册可知考虑到该梁剖面高度较大,受力较小,应取上限。
代入数据得b的范围在,取b=100mm则
七、缘条连接位置确定
为了保证梁具有较好的结构重量特性,满足强度刚度要求,采用两种材料的缘条组合而成,以下确定连接位置。
计算采用LC4材料制造缘条在不同位置所需的宽度,计算得到各点处的b值。
考虑到根部缘条b=100mm,故在距根部850900处连接是理想的,但是用螺栓式铆钉连接两种材料会对连接区有削弱,所以应增加连接处距根部距离取Y=1000是合理的。
八、接头设计
采用垂直耳片,考虑到飞机大梁轴线与对接框平面内的夹角较大时,采用垂直耳片可避免耳片局部弯曲。
材料选用合金钢30CrMnSiA(=1600MPa;=920MPa)
耳片俯视图如图:
(单位:
mm)
取d=30mm
设R=30mm
满足要求。
耳片厚度:
取厚度为15mm
耳片深度:
R+倒圆角半径=30+5=35mm
九、铆钉与螺栓设计
1.连接件的螺栓设计
螺栓选用M14,材料为30CrMnSiA,[Q]=104900N。
取n=10
2.缘条与腹板的铆钉设计
选用M5,材料为ML10,[Q]=6560N。
取n=20
3.连接件的铆钉设计
选用M6,材料为30CrMnSiA,[Q]=19900N。
n取3
十、重量计算
1.粱腹板的重量
查表得:
LY12的密度是,其体积质量分别为:
2.梁缘条的重量(包括梁的接头)
查表得:
合金钢的密度是,每个缘条(凸台除外)体积质量分别为:
每个凸台的体积质量分别为:
梁缘条的总质量为:
3.接头耳片的质量
接头采用合金钢,耳片的总体积为:
所以耳片总质量为:
4.单个大梁的总质量
十一、零件加工工艺
腹板:
板材切割翼根缘条:
模锻
翼梢缘条:
铣切
十二、参考书目录-
魏志毅飞机零构件设计南京航空航天大学1991
飞机设计手册国防工业出版社1983
刘苏工程图学基础教程科学出版社2001
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