Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Определение расчетных нагрузок

2. Определение диаметра штока и цилиндра

2.1 Расчет штока на изгиб

2.2 Определение диаметра штока

2.3 Расчет цилиндра

2.4 Проверка на устойчивость штока

3. Расчет подкоса

3.1 Подбор поперечного сечения подкоса

3.2 Проверка подкоса на устойчивость

4. Расчет оси колеса

5. Расчет проушин

5.1 Расчет проушины крепления подкоса со стойкой

6. Проектирование траверсы

7. Расчёт шлиц-шарнира

8. Расчёт вилки

Заключение

Список литературы

Введение

Шасси служит для обеспечения разбега самолета перед взлетом и пробега после посадки, для движения по аэродрому и для смягчения ударов, возникающих при посадке и движении.

На самолетах, скорость которых достаточно высока, шасси делается убирающимся.

К шасси предъявляются следующие основные требования:

- обеспечение устойчивости и маневренности самолета при движении по аэродрому;

- исключение возможности капотирования самолета;

- обеспечение потребного посадочного угла атаки и необходимого расстояния от нижней точки самолета по поверхности аэродрома;

- поглощение кинетической энергии ударов при посадке самолета и при его движении по неровной поверхности;

- большая эффективность тормозов для уменьшения длины пробега;

- надежность замков выпущенного и убранного положений опор шасси;

- исключение колебаний передней опоры.

Конструкция шасси состоит из основных (цилиндр и шток) и вспомогательных элементов (подкосы, раскосы, траверса и т.д.).

В данной работе будет проведен расчет на прочность шасси, исходя из заданных нагрузок.

1. Определение расчетных нагрузок

В ходе работы на шасси действуют следующие виды нагрузок:

1) - сила полезного сопротивления (дана по условию), кН;

2) - массовая нагрузка, действующая на носовую опору, кг;

3) - боковая нагрузка, кН.

После изучения схемы за прототип выбирается самолет Як-18Т (передняя стойка), который имеет массу Н. Определим теперь нагрузку, приходящуюся на переднюю стойку по формуле (1):

Н, (1)

где - расстояние от центра тяжести самолета до оси передней стойки, м;

- расстояние от центра тяжести самолета до оси основной стойки, м.

Теперь зададимся значениями коэффициента перегрузки , и коэффициента безопасности . Примем и и определим расчетное значение силы по формуле (2):

кН, (2)

где - расчетное значение силы полезного сопротивления, кН.

Расчетное значение силы , приходящееся на переднюю стойку вычислим по формуле (3):

кН, (3)

Расчетное значение боковой силы приблизительно вычислим по следующей формуле:

кН. (4)

Зная все нагрузки, можно приступить к дальнейшему расчету.

2. Определение диаметра штока и цилиндра

2.1 Расчет штока на изгиб

Шток изгибается под действием сил и и сжимается под действием силы . Сначала рассчитаем шток на изгиб и определим его диаметр поперечного сечения (сплошное круглое сечение), а затем проверим его на устойчивость. Из вышеприведенных расчетов видно, что расчетная сила полезного сопротивления больше, чем расчетная боковая сила , поэтому в расчете на изгиб будем учитывать только силу . Будем считать, что 2/3 длины штока входит в цилиндр (при сжатом состоянии амортизатора) и 1/3 выходит. Шток опирается на цилиндр в двух точках - и (рисунок 1). Соответственно возникают реакции - и . Посчитаем сумму моментов относительно точки по формуле (5):

кН, (5)

где - длина всего штока, м;

- длина штока, входящая в цилиндр, м.

Реакцию найдем из проекции всех сил на ось (формула (6)):

кН (6)

Построим эпюру поперечных сил и изгибающих моментов . На участке 1 сила и момент определятся по формуле (7):

кН, (7)

На участке 2 (формула (8)):

(8)

2.2 Определение диаметра штока

Перед определением диаметра необходимо выбрать материал, из которого будет изготовлен шток. Пусть материал штока - сталь 30 ХГСА, для которой предел пропорциональности МПа. Расчет будем вести по максимальному значению изгибающего момента кН·м. Таки образом, диаметр штока определится по формуле (9):

мм. (9)

2.3 Расчет цилиндра

Цилиндр представим в виде двухопорной балки (рисунок 2). В точке приложим нагрузки R_а, но направленные в противоположные стороны. Найдем реакции и . Для этого составим сумму моментов относительно точки по формуле (10):

 (13)

Реакцию найдем из проекции всех сил на ось (формула (11):

кН. (11)

Построим эпюру (рисунок 2) поперечных сил и изгибающих моментов .

Пусть материал цилиндра - сталь 30 ХГСА, для которой предел пропорциональности МПа. Расчет будем вести по максимальному значению изгибающего момента кН·м. Таки образом, внешний диаметр цилиндра определится по формуле (12):

мм, (12)

где , следовательно, внутренний диаметр определится (формула (13)):

мм. (13)

2.4 Проверка на устойчивость штока

Расчет заключается в нахождении критической силы и сравнении ее с силой . Расчетная схема представлена на рисунке 3.



Рисунок 3

Значение критической силы найдем по формуле (14):

, (14)

где - модуль упругости, МПа;

- момент инерции, мм⁴;

- функция, получаемая аппроксимацией алгебраического полинома.

После аппроксимации получаем функцию , где . Найдем первую и вторую производные функции по формуле (15):

возьмем t = z / l

(15)

Коэффициент приведения длины =1,33

Гибкость стержня =149,2

Определим значение момента инерции для круглого сечения по формуле (16):

мм⁴. (16)

Для стали 30 ХГСА модуль упругости МПа. После подстановки всех значений в формулу (14) получим значение кН.

Таким образом, значение критической силы превышает значение силы , следовательно, шток с полученным диаметром не потеряет устойчивость.

3. Расчет подкоса

Вырежем подкос из конструкции и заменим ее действие реакцией (рисунок 4).

Рисунок 4

Найдем усилие , действующее вдоль оси подкоса по формуле (17):

кН, (17)

где - угол между стойкой и подкосом ().

3.1 Подбор поперечного сечения подкоса

Выберем для подкоса трубчатое поперечное сечение. Пусть параметр , материал - 30 ХГСА. Вычислим площадь поперечного сечения для нижней части подкоса по формуле (18):

мм². (18)

Используя параметр и найденную площадь сечения , определим внешний и внутренний диаметры для нижней части подкоса по формуле (19):

(19)

3.2 Проверка подкоса на устойчивость

Расчетная схема для нижней и верхней частей подкоса представлена на рисунке 5.

Рисунок 5

Для данной схемы вычислим критическую силу по формуле (формула (20)):

, (20)

Определим момент инерции для по формуле (21):

мм⁴. (21)

Гибкость стержня =40,79

После подстановки в формулу (26) найдем, что кН, следовательно, подкос не потеряет устойчивость, так как >.

4. Расчет оси колеса

На ось колеса действуют сила полезного сопротивления и вес . Диаметр оси будет определяться из условия на срез.

Определим равнодействующую сил Р_пс и G_р: R=453,5Кн.

ф_в=0,65у_вр D=26мм.

5. Расчет проушин

5.1 Расчет проушины крепления подкоса со стойкой

Эскиз проушины представлен на рисунке 8.

Рисунок 8

Усилие будет равно внутреннему усилию в подкосе : кН. Материал проушины, болта и втулки - 30 ХГСА. Из условия среза определим расчетный диаметр болта по формуле (22):

мм, (22)

Проверка на смятие втулки по болтом (формула (23)):

мм. (23)

Пусть соотношения , а (при этом коэффициент, учитывающий концентрацию напряжения , мм, мм.).

Проверим проушину на разрыв по формуле (24):

мм. (24)

6. Проектирование траверсы

Траверса на данной схеме шасси представляет собой проушины, которые требуется рассчитать. Представим проушины в упрощенном виде, чтобы их было удобнее рассчитать. В проушинах будут возникать реакции от действия боковой силы и от веса самолета, приходящегося на проектируемую стойку. Зададимся значением угла б=30⁰.

Максимальное значение изгибающего момента от боковой силы:

.

Получаем М=26040 Н*м.

Реакцию определим по формуле:

(Н).

В одной проушине будет действовать сила, растягивающая проушину:

,

а в другой - сила, сжимающая проушину:

.

Так как S₁>S₂, то расчет будем вести по S₁, которая получается равной 220259 Н.

Теперь рассчитаем минимальное значение диаметра болта, работающего на срез от суммы сил реакции и веса:

, где

d - минимальный диаметр болта,

i - число плоскостей среза (2),

ф_ср - допускаемое напряжение среза, которое принимаем равным 0,15у_т=165 МПа.

После расчетов получаем d=27 мм, примем 28 мм.

Рассчитываем проушину на смятие, определяем толщину проушины по формуле:

, где

а - толщина проушины,

м - коэффициент, учитывающий степень подвижности соединения, примем его равным 0,2.

Получаем, а=28 мм.

Далее примем b/d=2, тогда b=56 мм. Определим значение y по формуле:

.

Получаем y=14 мм. Отношение y/x=1, поэтому x=14 мм.

Коэффициент концентрации напряжений рассчитаем по формуле:

,

В итоге k=0,174, что меньше единицы.

7. Расчет шлиц - шарнира

Будем рассчитывать данный двухзвенник на изгиб от боковой силы. принимаем длину двухзвенника 0,29 м (сверенную с прототипом), у_в=300 МПа. Рассчитываем значения изгибающих моментов в четырех сечениях:

,

0?y?0,29,

М₀=0,

М_0,1=540 Н*м,

М_0,2=1080 Н*м,

М_0,29=1566 Н*м.

Теперь для каждого сечения определим моменты сопротивления:

,

тогда W_x0,1=1,8 см³, W_x0,2=3,6 см³, W_x0,29=5,22 см³. Из сортамента выбираем подходящие двутавры с параллельными гранями полок: 2,99 см³, 4,06 см³, 5,31 см³, что соответствует номерам балок №5, №6,5, №8.

Теперь рассчитаем минимальный диаметр болта в месте соединения двухзвенников от нагружения силой Р_пс\2:

,

Получаем d?0,024 м, примем 24 мм.

Теперь определим реакции в проушинах, которыми двухзвенник крепится к цилиндру, они будут иметь значения 105913 Н, поэтому рассчитываем болт на срез:

,Тогда d?0,024 м, примем 24 мм.

8. Расчет вилки

На вилку действуют две силы - вес самолета, приходящийся на переднюю стойку, и боковая сила, которые изгибают вилку. Найдем значения моментов в трех точках полувилки:

УМ₁=0,

УМ₂=Т*l₂-G*m₂=-2548 (Н*м),

УМ₃=Т*l₃-G*m₃=-10890 (Н*м).

Определим момент сопротивления из формулы:

.

Примем у=300 МПа, получаем

W_x2=0.000008493 см³,

W_x3=0,0000363 см³.

Теперь рассчитаем параметры сечений вилки. Они представляют собой эллипсы, примем a=b/2.

,

.

В результате получаем:

b₂=22 мм,

a₂=11 мм,

b₃=36 мм,

a₃=18 мм.

Из конструктивных соображений примем b₁=16 мм, a₁=9 мм.

Проверим вилку на изгиб силой Р_пс. М_изг=450*0,3=135 кН*м

м³

a=22мм; b=44мм.

Заключение

шасси самолет прочность конструкция

В ходе работы был проведен расчет шасси на прочность, подобраны параметры поперечного сечения всех элементов. При проектировании использовались различные методы расчета. Например, диаметр штока был определен из расчета на изгиб, а в качестве проверки - из расчета на устойчивость.

Шасси - один из важнейших агрегатов самолета. С его помощью самолет производит взлет и посадку, передвигается по ВПП. Шасси должно быть прочным, чтобы выдержать ударные нагрузки и в тоже время легким, что является противоречием.

Список литературы

1 Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х томах / 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978.

2 Войт Е. С. Проектирование конструкций самолетов: учебник / Е. С. Войт. - М.: Машиностроение, 1987. - 416 с.

3 Шульженко М. Н. Конструкция самолетов: учебник / М. Н. Шульженко. - М.: Машиностроение, 1971. - 416 с.

Размещено на Allbest.ru

...