无人机方向舵设计课程设计推荐.docxVIP

飞机部件课程设计长空一号无人机方向舵设计目录一、初步方案41.1、结构形式41.2、翼肋布置41.3、悬挂点配置41.4、操纵接头的布置41.5、配重方式41.6、开口补强方案51.7、方向舵理论图5二、载荷分布及内力图52.1、载荷分布52.2、悬挂点位置的确定52.3、内力图7三、设计计算3.1、梁3.1.1、尺寸的确定73.1.2、材料的选择83.1.3、扭矩及扭矩图83.1.4、梁腹板校核103.1.5、梁缘条的校核113.2、蒙皮的设计计算123.2.1、前缘蒙皮校核123.2.2、后段蒙皮校核123.3、肋的设计计算143.3.1、后段普通肋的计算143.3.2、后段中间加强肋设计173.3.3、端肋肋的设计173.3.4、前缘加强肋的设计173.4、接头和转轴设计173.4.1、接头与梁的位置关系173.4.2、轴承的选择183.4.3、螺栓组合件的选择183.5、支座的设计183.5.1、支承接头支座设计183.5.2、摇臂支座设计193.6、铆钉设计203.6.1、铆钉直径的确定203.6.2、铆钉长度的确定203.6.3、铆钉间距及边距的确定203.9、尾刃的设计21四、重心计算及配重设计214.1、重心计算214.1.1、前缘蒙皮重量重心计算214.1.2、梁的重量重心计算214.1.3、前缘肋重量重心计算214.1.4、后缘肋重量重心计算224.1.5、后段蒙皮重量重心计算244.1.6、尾刃重量重心计算244.1.7、支承支座重量重心计算254.1.8、摇臂支座重量重心计算264.1.9、质量和质心计算264.2、配重设计26五、总结27六、装配工艺流程28七、参考资料29第一部分 初步方案1.1 方向舵的受力型式方向舵使用载荷为12000N，载荷相对较小，选择单梁式，转轴后为无墙三角单闭室结构。长空无人机方向舵在XOY平面内的外形由垂直尾翼的后段和方向舵前段外形决定。综合考虑可得外形。其中，垂尾的翼型为NACA 0008。方向舵前段外形参数（单位：mm）X020406280100270310Y012.817.819.619.418.54.70方向舵外形 翼型最大厚度在62mm处，最大厚度为39.2mm。因此将梁布置在离前缘62mm处，为了方便与前缘蒙皮的连接和安装，采用的“U”形梁。同时,平尾需要与方向舵连接，则在方向舵上要开口，深度为45mm，不会影响到梁。1.2 翼肋的布置共布置九个翼肋（含两个端肋），间距157.5mm。由于方向舵结构高度较低，为了装配方便，后部翼肋分为2个翼肋，分别与蒙皮铆接组成壁板后与梁铆接，且左右两个半肋分开布置，以便壁板与梁的铆接。 悬挂点的布置《飞机结构设计》中悬挂点的数目的选择和位置的布置原则是保证使用可靠，转动灵活，操纵面积悬挂点接头的质量轻。悬挂点接头的数目增加使操作面受到的弯矩减小，降低操作面的质量，与此同时，悬挂接头质量增加，运动协调难度增大；反之，减少悬挂点的数目，运动协调容易，但操纵面上弯矩大，且不符合损伤容限设计思想。综合考虑，确定悬挂点的数目为3个1.4 操纵接头的布置为使最大扭矩尽量小，将接头布置在中间。配重方式配重方式分集中和分散配重。考虑到长空无人机速度低，对质量敏感，采用集中配重的方式，即在方向舵的上下两端前伸出配重块。1.6开口补强方案前缘闭室开口处两侧采用加强肋梁腹板开口处采用支座的三面对其加强。1.7方向舵理论图第二部分 载荷分布及内力图2.1载荷分布载荷沿展向的分布与弦长成正比，由于b根/b尖=1，故载荷沿展向是均匀分布的，如图：已知方向舵的使用载荷为 ，安全系数为f=1.3，故设计载荷为展向载荷分布为2.2悬挂点的位置确定布置三个悬挂点，其中悬挂点A、C对称布置，结构为一度静不定。由B点挠度为零可求解支点约束。其中，由解得：由于载荷及约束均对称，所以只分析结构约束一半，如图：1）A：2）B：3)A、B之间：以A为原点，向右为正建立坐标系OX，则当时，得 所以，即（=时，）寻找结构最优解，此时A、B、C中两点或三点的弯矩相近。当≤≤时，若有最优解，则或，此时有所以，这与矛盾，故此情况不存在最优解。当时，可以验证，且，若要有最优则，由此可得， ,满足，这种情况有最优解最终2.3内力图悬挂点最终位置如图 内力图如下：第三部分 设计计算3.1梁3.1.1尺寸的确定考虑到方向舵上载荷较小，梁采用加工方便的板弯件，梁缘条的宽度定为26mm，因为缘条太宽则梁弯心太靠外，最大扭矩就会太大；太窄，铆钉的边距可能不够。梁的宽度取，蒙皮的厚度取，梁的尺寸如图：3.1.2材料的选择根据同类设计，梁采用LY-12，特性如下：抗拉强度抗剪强度材料密度3.1.3扭矩及扭矩图如图所示，前缘蒙皮与梁构成一个单闭室。闭室的弯心距梁腹板mm；转轴位置