Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Национальный аэрокосмический университет

им. Н.Е.Жуковского

«ХАИ»

Курсовой проект по ТМ и ТММ

на тему

«Механизм изменения стреловидности крыла самолета»

Выполнил: студентка 432 гр.

Слюсаренко О.В.

Проверил: Кавецкий С.Н.

Харьков 2002

Содержание

Задание

Введение

1. Проектирование механизма изменения стреловидности крыла самолета

1.1Структурный анализ механизма

1.2Кинематический анализ механизма (метод замкнутых контуров)

1.3Кинематический анализ механизма (графоаналитический метод)

1.4Определение потребной движущей силы механизма

1.5Выбор величины постоянной движущей силы

1.6Расчет приведенной массы механизма

1.7Определение закона изменения кинетической энергии механизма

1.8Определение истинного закона движения механизма и времени его срабатывания

1.9Построение плана ускорений при

1.10Силовой расчет механизма при

2. Проектирование эвольвентной зубчатой передачи

2.1Расчет геометрических параметров зацепления

2.2Определение координат точек профиля и толщин зубьев по дугам разных радиусов

2.3Геометрический коэффициент удельного давления

2.4Удельное скольжение

2.5Коэффициент торцевого перекрытия

3. Синтез 3-х сателлитного планетарного механизма, обеспечивающего передаточное отношение

Выводы

Список используемой литературы

Введение

В этой курсовой работе я спроектировала и исследовала механизм изменения стреловидности крыла самолета, а также эвольвентную зубчатую передачу и выполнила синтез 3-х сателлитного планетарного механизма.

Проектирование механизма изменения стреловидности крыла самолета заключается в решении следующих взаимосвязанных задач:

- выбор и анализ механизма из условия обеспечения оптимальных углов передачи в шарнире А;

- определение линейных размеров звеньев;

- расчет движущей силы механизма;

- определение закона движения механизма под действием найденной силы и времени срабатывания механизма;

- нахождение нагрузок на кинематические пары механизма, оценка сил и моментов трения в них.

1. Проектирование механизма изменения стреловидности крыла самолета

1.1 Структурный анализ механизма

1. Определяем число подвижных звеньев:

2. Подсчитываем и классифицируем КП 5 и 4 класса:

(1-2) - НКП, вращательная, 5 класса;

(2-3) - НКП, вращательная, 5 класса;

(3-4) - НКП, поступательная, 5 класса;

(4-1) - НКП, вращательная, 5 класса;

3. Определяем степень подвижности:

4. Выделяем основной механизм:

5. Выделяем 1-ю и последующую в порядке присоединения структурные группы, классифицируем их.

3 вид 2 класс

6. Определяем класс механизма в целом: механизм 2-го класса.

1.2 Кинематический анализ механизма (метод замкнутых контуров)

Метод замкнутих контуров устанавливает связь между геометрическими и кинематическими параметрами механизма и основан на условии замкнутости контуров. В механизмах 2-го класса количество замкнутых контуров равно количеству структурных групп 2-го класса, образующих механизм. Если звенья механизма принять за векторы, то в процессе движения конфигурация векторного многоугольника изменяется, но условие замкнутости сохраняется, т.е. в любом положении механизма геометрическая сумма векторов равна нулю.

или

Известно

.

Изменяется и .

Уравнения проекций контура на координатные оси имеют следующий вид:

С находим:

Возведем в квадрат уравнения :

Сложим уравнения :

Продифференцируем по времени:

Подставим в выражения , :

Найдем среднее значение и по определенным в пункте «Определение истинного закона движения механизма и времени его срабатывания» значениям для каждого положения механизма и :

Принимаем

Подставим в выражения и :

		0.02	-0.036	-0.08	-0.127	-0.191	-0.239
	1.95	1.86	1.74	1.7	1.62	1.57	1.5
					0.2

Составим такую же таблицу, но длину будем определять из совмещенных планов механизма в семи положениях (см. рис.1), а с учетом плана скоростей (см. рис.2)

	0	0.016	-0.032	-0.076	-0.123	-0.187	-0.235
	1.93	1.84	1.72	1.68	1.6	1.55	1.48

Таким образом, средняя погрешность при определении и аналитическим и графическим методами составляет:

Погрешность ниже 3%, что допустимо.

1.3 Кинематический анализ механизма (графоаналитический метод)

При построении планов скоростей для совмещенных планов механизма в семи положениях (см. рис.1) будем руководствоваться такими зависимостями:

где , а параллельно .

Так как на этом этапе проектирования скорости движения звеньев механизма еще не найдены, то при построении всех планов скоростей отрезок , изображающий скорость звена ОА, принимаем равным 60мм.

1.4 Определение потребной движущей силы механизма

Для вычисления потребной движущей силы воспользуемся методом рычага Н.Е. Жуковского. Для этого в масштабе

вычерчивается механизм изменения стреловидности крыла в 7 совмещенных положениях. Строятся планы скоростей (см. п.1.3.). К планам скоростей в точках, соответствующих точкам приложения сил на звеньях механизма, предварительно прикладываются повернутые на по ходу стрелки часов все заданные силы, действующие на звенья механизма, и потребная движущая сила. Из условия статического равновесия плана скоростей как жесткого рычага относительно полюса определяется потребная движущая сила для всех исследуемых положений механизма (см. рис.2).

Найдем длины отрезков и , соответствующие скорости центра тяжести крыла и скорости точки, в которой приложена равнодействующая сила:

1)

Аэродинамическая нагрузка

где .

Сила тяжести крыла

2)

Аэродинамическая нагрузка

3)

Аэродинамическая нагрузка



4)

Аэродинамическая нагрузка

5)

Аэродинамическая нагрузка

6)

Аэродинамическая нагрузка

7)

Аэродинамическая нагрузка

Построим график

где - изменение длины АВ (см. рис.1) под действием (см. рис.3).

	32.2	34.6	36.14	37.2	40.27	39.7	41.83
	0	0.09	0.21	0.25	0.33	0.38	0.45

1.5 Выбор величины постоянной движущей силы

Из рис.3 видно, что величина потребной движущей силы изменяется в некотором диапазоне. Осуществление такого закона изменения движущей силы механизма на практике представляет собой весьма сложную задачу. В конструктивном отношении более просты и надежны механизмы, движущая сила которых постоянна.

Будем устанавливать величину постоянной движущей силы механизма из анализа энергетических параметров проектируемого механизма. Располагая графиком изменения потребной движущей силы в зависимости от перемещения штока относительно цилиндра (см. рис.3), можно получить путем графического интегрирования закон изменения работы потребной движущей силы (см. рис.4).

	0	0.09	0.21	0.25	0.33	0.38	0.45
	0	3	7.24	8.64	11.74	13.64	16.44

Если в качестве постоянной движущей силы назначить , полная работа которой равна работе потребной движущей силы, то закон изменения ее работы будет линейным и проходить через начало координат диаграммы работы и конечную точку графика . Но линейная функция в некоторых точках пересекает кривую . Это указывает на то, что сила не способна полностью изменить стреловидность крыла из-за недостатка энергии на участке, где .

Так как потребная движущая сила была определена без учета трения в кинематических парах, а также для создания некоторого запаса энергии движущих сил, окончательно постоянную движущую силу принимаем(см. рис.3 и 4):

1.6 Расчет приведенной массы механизма

Под приведенной массой механизма понимается условная масса , которая, будучи сосредоточенной, в точке приведения (в данном случае точка приведения - А), обладает кинетической энергией, равной кинетической энергии всех звеньев механизма.

и

Приравниваем

1.7 Определение закона изменения кинетической энергии механизма

Так как движущая сила механизма постоянна, а потребная движущая сила по величине равная силам, препятствующим движению штока механизма, переменна и зависит от положения механизма, то разность работ этих сил обуславливает изменение кинетической энергии звеньев механизма, предопределяя непостоянство скоростей их движения (см. рис.4):

Определим текущее значение разницы приведенных к точке А движущих и потребных движущих сил (см. рис. 5 и 6):

	0	0.09	0.21	0.25	0.33	0.38	0.45
	58	60	61	58	54	50	44
	7.1	5	3.5	2.3	-0.6	-0.08	-1.63
	0	0.54	1.05	1.16	1.22	1.2	1.14

1.8 Определение истинного закона движения механизма и времени его срабатывания

Из выражения кинетической энергии механизма с точкой приведения А

изменение стреловидность крыло самолет

посредством ранее построенной диаграммы изменения кинетической энергии и значения приведенной массы механизма могут быть определены истинные скорости точки приведения во всех исследуемых положениях механизма (см. рис.7):

Зная истинную скорость движения точки приведения в каждом положении механизма и отрезок, изображающий ее на соответствующем плане скоростей, можно определить масштаб каждого из планов скоростей:

Графическим дифференцированием диаграммы (см. рис.7) можно построить диаграмму (см. рис.8) и рассчитать тангенциальное ускорение точки А на звене приведения.

Полное ускорение точки приведения состоит из нормального и тангенциального:

где

Время, затрачиваемое на изменение стреловидности крыла:

	0	0.09	0.21	0.25	0.33	0.38	0.45
	0	0.54	1.05	1.16	1.22	1.2	1.14
	0	0.35	0.49	0.52	0.536	0.532	0.51
	0	0.005	0.008	0.0086	0.009	0.0088	0.0085
		3.8	1.16	0.75	0.2	-0.08	-0.31
		1.33	0.56	0.39	0.1	-0.42	-0.15
	0	0.24	0.48	0.54	0.57	0.56	0.52
		2.8	2.04	1.92	1.78	1.87	1.96
	0	0.25	0.54	0.61	0.75	0.84	0.94

1.9 Построение плана ускорений при

, где

Тогда

С другой стороны

Тогда с учетом, что

,

где

Найдем коэффициент масштаба для плана ускорений при

Полное ускорение центра масс крыла:

где

;

1.10 Силовой расчет механизма при

Цель этого этапа исследования - определение реакций в кинематических парах механизма и величины уравновешивающего момента, приложенного к цилиндру механизма.

Расчет начинают с последней в порядке наслоения группы Ассура, вычерчивая в масштабе ее схему в положении, соответствующем исследуемому (см. рис.12). К звеньям прикладывают внешние силы

и реакции в кинематических парах, действующие со стороны отсоединенных от группы Ассура звеньев. Направление сил инерции всех масс находят посредством построенного плана скоростей (см. рис.11). Из условий равновесия всей группы Ассура или ее отдельных звеньев определяют реакции во всех кинематических парах этой группы Ассура.

Величина находится из уравнения равновесия звена 2 относительно оси шарнира О:

Величины и направления и находим из векторного уравнения равновесия звена 3 (см. рис.13). Плечо приложения силы давления штока механизма на цилиндр считаем заданным =0.95 (см. рис.12).

Коэффициент масштаба плана сил

Величину находим из уравнения равновесия звена 2 относительно оси шарнира А:

Для 4 звена запишем систему уравнений равновесия:

2. Проектирование эвольвентной зубчатой передачи

2.1 Расчет геометрических параметров зацепления

Начальные данные:

- угол профиля начального контура ;

- коэффициент высоты головки зуба ;

- коэффициент радиальной щели ;

- модуль зубьев

- количество зубьев колес

- коэффициенты смещения

Расчет ведется в такой последовательности. Определяем:

1) инвалюту угла зацепления

где инвалюта .

2) радиусы делительных окружностей

3) радиусы основных окружностей

4) радиусы начальных окружностей

5) межосевое расстояние (с условия зацепления без боковых щелей)

6) межосевое делительное расстояние

7) коэффициент воспринятого смещения

8) коэффициент сравнительного смещения

где .

9) радиусы окружностей вершин (с условия сохранения стандартного радиального зазора)



10)радиусы окружностей впадин

11) высота зуба

12) шаг по дуге делительной окружности

13) шаг по дуге основной окружности

14) шаг по дуге начальной окружности

15) толщина зубьев по дугам делительных окружностей

2.2 Определение координат точек профиля и толщин зубьев по дугам разных радиусов

Определим положение граничащей точки профиля зуба при отсутствии его подреза:

Тогда радиус-вектор граничащей точки

Определим координаты точек профиля и толщин зубьев по дугам разных радиусов.

1.1)

1.2)

1.3)

1.4)

1.5)

2.1)

2.2)

2.3)

2.4.)

2.3 Геометрический коэффициент удельного давления

Геометрический коэффициент удельного давления определяет влияние геометрических параметров зацепления на контактную прочность зубьев (см. рис.15). Его определяют для внешнего зацепления по формуле:

где - радиусы кривизны сопряженных профилей в точке контакта.

В полюсе зацепления геометрический коэффициент удельного давления определяется:

Минимальное значение будет иметь при контакте профилей зубьев по средине граничащего отрезка линии зацепления (см. рис.14):

2.4 Удельное скольжение

Удельное скольжение и характеризует износ зубьев (см. рис.16).

В полюсе зацепления .

2.5 Коэффициент торцевого перекрытия

Коэффициент торцевого перекрытия характеризует плавность зацепления:

где ,

3. Синтез 3-х сателлитного планетарного механизма, обеспечивающего передаточное отношение

Выбираем схему планетарного механизма А1, так как для этой схемы . Этот механизм имеет небольшое передаточное отношение, но высокий КПД.

Определяем количество зубьев по формулам

где и - целые числа,

- количество сателлитов,

по

Делаем проверку за условием соседства для 1-го уровня внешнего зацепления:

Выбранные числа зубьев удовлетворяют условие соседства и интерференции в внешнем зацеплении. КПД механизма определим за формулами:



где - коэффициент потерь;

- коэффициент трения в смазанной паре.

Определяем модуль зацепления:

Определяем радиусы колес:

Коэффициенты смещения выбираем за условием прочности на изгиб :

при и имеем

при и имеем

Выводы

При выполнении данной курсовой работы было спроектировано:

- механизм изменения стреловидности крыла самолета;

- эвольвентную зубчатую передачу;

- 3-х сателлитный планетарный механизм с передаточным отношением

Список используемой литературы

1. Мацукина Л.В., Поддубный А.И. Синтез и анализ механизмов убирающихся шасси. Учебное пособие по курсовому проектированию по ТММ.- Харьков: ХАИ,1988. - 44 с.

2. Шебанов И.Г., Алферов В.В., Поддубный А.И. Структурный, кинематический и динамический анализ механизмов летательных аппаратов. - Харьков: ХАИ, 1987. - 108с.

3. Шебанов И.Г. Кинематический синтез и анализ авиационных механизмов с использованием ПЕОМ. - Харьков: ХАИ, 2000. - 148с.

4. Алферов В.В. Определение геометрических параметров и качественных показателей смещенного эвольвентного зацепления. - Харьков: ХАИ, 1999. -36с.

Размещено на Allbest.ru

...