ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ГОУВПО «ВГТУ»)
Авиационный факультет
Кафедра самолето - и вертолетостроения
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «Детали Машин и Основы Конструирования»
Тема: «Расчет стойки шасси»
Разработал студент СД-091 И.М. Анохин
Руководитель Е.Н. Некравцев
Нормоконтроль А.М. Чашников
Защищен ___________________ Оценка ___________________________________
дата
Воронеж 2012
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект
Pп.с., кн |
LOA, м |
LOB, м |
LAD, м |
LAE, м |
LDC, м |
LAF, м |
LFG, м |
75 |
0.5 |
1.45 |
0.55 |
0.65 |
0.055 |
1.69 |
0.22 |
Замечания преподавателя
Содержание
Задание на курсовой проект 2
Замечания преподавателя 3
Введение 5
1 Определение расчётных нагрузок 6
2 Определение диаметров штока и цилиндра амортизатора 7
2.1 Расчёт штока амортизатора 7
2.2 Расчёт цилиндра амортизатора 11
3 Определение поперечного сечения подкоса 14
4 Определение поперечного сечения раскоса 15
5 Расчёт оси колеса 17
6 Расчёт проушин 19
6.1 Расчёт проушин раскоса 19
6.2 Расчёт проушин подкоса 20
7 Проектирование траверсы и цапфы 22
Заключение 24
Список литературы 25
Приложение А 26
Приложение Б 27
Приложение В 28
Введение
Шасси представляет собой систему опор, необходимых для взлета, посадки, передвижения и стоянки самолета на земле, палубе корабля или воде.
Конструкция опоры состоит из опорных элементов, посредством которых самолет соприкасается с поверхностью мест базирования (аэродром), и силовых элементов-стоек, траверс, подкосов и др., соединяющих опорные элементы с конструкцией фюзеляжа или крыла. В конструкцию опор входят амортизационная система и тормозные устройства, позволяющие:
а) воспринимать с помощью шасси возникающие при соприкосновении самолета с аэродромом статические и динамические нагрузки, предохраняя тем самым конструкцию агрегатов самолета от разрушения;
б) рассеивать поглощаемую энергию ударов самолета при посадке и рулении по неровной поверхности, чтобы предотвратить колебания самолета;
в) поглощать и рассеивать значительную часть кинетической энергии поступательного движения самолета после его приземления для сокращения длины пробега.
1 Определение расчётных нагрузок, действующих на шасси
Во время работы на шасси действуют следующие силы:
Сила продольного сопротивления Рп.с.
Сила тяжести самолёта Gp.
Боковая сила Тр.
Исходя из норм прочности, примем n=2, f=1,5, где n - коэффициент перегрузки, f – запас прочности.
Прототип – самолёт Ту-4. Его максимальная взлётная масса составляет 60000 кг, если принять, что центр тяжести самолёта расположена на расстоянии 1/3 от расстояния между основными и передней опорами шасси, то
(1)
Определим силу продольного сопротивления:
(2)
Определим боковую силу:
(3)
2 Определение диаметров штока и цилиндра амортизатора
2.1 Расчёт штока амортизатора
Шток нагружен силами Рр и Тр в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Схема нагружения представлена на рисунке 1 (позиция а). Точка К – начало цилиндра амортизатора, точка М – конец штока. Длина участка MK составляет 0,64 м, участка KB – 0,48 м. Rm и Rk – реакции опор в соответствующих точках.
Рисунок 1 – Эпюры изгибающих моментов при нагружение штока
а) схема нагружения б) при действии продольной силы
в) при действии боковой силы
Реакции опор найдём из условий:
, (4)
где RmP и RmT - реакции опор в точке М при нагружении продольной и боковой силой соответственно;
RkP и RkT - реакции опор в точке К при нагружении продольной и боковой силой соответственно.
Изгибающий момент, действующий на участке ВК:
, (5)
где z – координата;
Mp и Mt – изгибающие моменты при действии продольной и боковой силе соответственно.
Изгибающий момент, действующий на участке КМ:
, (6)
Построим эпюры изгибающих моментов (рисунок 1). Как видно из эпюры изгибающих моментов, опасным является сечения в точке К. Определим результирующий изгибающие моменты в этой точке:
(7)
Рассчитываем диаметр штока по формуле:
, (8)
где σ – предел прочности.
Так как вся конструкция выполнена из стали 30ХГСА, для которого σ=1200 мПа, имеем d=0,151 м.
Проверка штока на устойчивость сводится к вычислению критической силы потери устойчивости:
(9)
где
Е– модуль упругости материала, МПа, Е
= 2
105
МПа;
– момент
инерции сечения, мм4;
l – длинна штока, мм;
μ – коэффициент приведения длинны, зависящий от условий закрепления стержня.
На рисунке 2 представлена схема нагружения стержня.
Рисунок 2
(10)
где D - диаметр штока, мм.
Тогда Ix = 257,2 10-4 мм4. Подставив все значения в формулу (9) , получим Ркр=6190 кн. Полученную силу нужно сравнить с Gp. Она меньше чем Gp, следовательно выбранный диаметр удовлетворяет условию прочности.
2.2 Расчёт цилиндра амортизатора
На цилиндр действуют реакции опор от штока в точках К и М.
Рисунок 3 - Эпюры изгибающих моментов, действующих на цилиндр
а) для продольной силы б) для боковой силы.
Рассмотрим работу цилиндра при продольном нагружении.
Реакции опор:
(10)
Изгибающий момент на участке КА:
(11)
На участке АМ:
(12)
На участке МО:
(13)
Рассмотрим работу цилиндра при боковом нагружении.
Реакции опор:
(14)
Изгибающий момент на участке КМ:
(15)
На участке МO:
(16)
По результатам вычислений строим эпюры изгибающих моментов (рисунок 3). Из эпюр видно, что цилиндр наиболее нагружен в точке М. Внутренний диаметр цилиндра принимаем равным диаметру штока, а внешний подбираем также, как и шток:
, (17)
где α= d/D.
Принимаем D=0.177 м.
Так как Диаметр цилиндра превышает диаметр штока, то проверку на устойчивость производить не надо.
3 Определение поперечного сечения подкоса
Проектируемый подкос является элементом трубчатого поперечного сечения. В большинстве существующих конструкций подкос работает на сжатие. При этом подкос считается из условия потери устойчивости.
Усилие, которое действует на подкос, можно вычислить по формуле:
(18)
где Ra – реакция опоры от продольной силы, действующего на цилиндр.
Схема работы приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 - Схема работы подкоса.
Из схемы видно, что решение задачи сводится к решению задачи Эйлера.
Предположим, что усилие – критическое. Тогда оно равно:
(19)
Выражаем J:
(20)
В свою очередь
(21)
Принимая D=0,045м и d=0.03м, получим J=7,6*10-7, что превышает Jmin. Следовательно, труба с такими диаметрами удовлетворяет условию прочности.