(最新整理)方向舵設(shè)計(jì)

1、(完整)方向舵設(shè)計(jì)(完整)方向舵設(shè)計(jì) 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)方向舵設(shè)計(jì)）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來便利。同時(shí)也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動力。本文可編輯可修改，如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績進(jìn)步，以下為(完整)方向舵設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容。42飛機(jī)部件課程設(shè)計(jì)長空一號無人機(jī)方向舵設(shè)計(jì)南京航空航天大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)技術(shù)研究所學(xué) 院:航空宇航學(xué)院專 業(yè)：飛行器設(shè)計(jì)與工程班 級：01121

2、05學(xué) 號：011210532姓 名： 蘇 祺指導(dǎo)教師：徐惠民、王強(qiáng)時(shí) 間：2015。12。252016.1。15目錄一、設(shè)計(jì)要求4二、初步方案的確定52.1、方向舵的受力及結(jié)構(gòu)形式52.2、梁的結(jié)構(gòu)形式62.3、懸掛點(diǎn)配重62.4、翼肋的布置72。5、配重方式72.6、操縱接頭的布置82。7、開口補(bǔ)強(qiáng)82.8、方向舵理論圖8三、總體載荷計(jì)算與設(shè)計(jì)計(jì)算83。1、氣動載荷展向分布83.2、懸掛點(diǎn)的位置確定93.3、梁的設(shè)計(jì)計(jì)算103。3。1、梁和前緣蒙皮的設(shè)計(jì)103。3。2、前緣閉室計(jì)算123。3.3、彎心和扭矩計(jì)算133。3。4、梁腹板校核153.3.5、梁緣條的校核153.4、蒙皮設(shè)計(jì)計(jì)算1

3、63.4。1、尾緣條設(shè)計(jì)163。4.2、弦向載荷分布計(jì)算163。4。3、前緣蒙皮校核173.4.4、后段壁板肋的數(shù)量和蒙皮最大撓度校核173.4。5、后段壁板蒙皮正應(yīng)力校核193.5、肋的設(shè)計(jì)計(jì)算193。5.1、后段肋的設(shè)計(jì)193。5.2、后段普通肋的校核203。5。3、中部加強(qiáng)肋設(shè)計(jì)223.5.4、整體端肋設(shè)計(jì)233。5.5、前緣肋和加強(qiáng)肋設(shè)計(jì)233.5。6、前緣開口加強(qiáng)肋校核243。6、接頭和轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)243。6.1、支承接頭設(shè)計(jì)243。6.2、選取軸承253。6.3、螺栓組合件的選擇263.7、支座設(shè)計(jì)263。7。1、支承接頭支座設(shè)計(jì)263。7。2、搖臂支座設(shè)計(jì)283.8、鉚釘設(shè)計(jì)293。

4、9、尾緣條設(shè)計(jì)30四、質(zhì)量質(zhì)心計(jì)算及配重設(shè)計(jì)304。1、質(zhì)量計(jì)算304.1。1、前緣蒙皮質(zhì)量計(jì)算314。1。2、梁質(zhì)量計(jì)算314。1.3、前緣肋質(zhì)量計(jì)算324.1.4、后蒙皮質(zhì)量計(jì)算324.1。5、尾緣條質(zhì)量計(jì)算324.1.6、端肋質(zhì)量計(jì)算334。1。7、后半肋質(zhì)量計(jì)算334。1.8、支承支座質(zhì)量計(jì)算334.1。9、搖臂支座質(zhì)量計(jì)算334。1.10、質(zhì)量和質(zhì)心計(jì)算344.2、配重設(shè)計(jì)344.3、方向舵重新設(shè)計(jì)36五、裝配工藝流程37六、總結(jié)37七、參考資料38一、設(shè)計(jì)要求方向舵在其活動范圍內(nèi)運(yùn)動，在任何情形下不得與其支撐結(jié)構(gòu)或鄰近構(gòu)件發(fā)生干擾，所以其要滿足一定的協(xié)調(diào)關(guān)系.方向舵平面要滿足幾何尺

5、寸及協(xié)調(diào)關(guān)系如圖1。這是設(shè)計(jì)的前提條件。圖1、方向舵平面尺寸及協(xié)調(diào)關(guān)系 圖2、最終設(shè)計(jì)方向舵其中,a=310mm、b=1330mm、c=1390mm另外方向舵在xoy平面內(nèi)的外形由垂尾翼型后段和方向舵前段外形決定。垂尾翼型為naca0008。x03。081048.781120。971186。44 1332.841390y07.6228.8523.6418。636.380表1、垂尾翼型(垂尾前緣為原點(diǎn)）（單位:mm）x020406280y012.817。819。619。4表2、方向舵前段外形（方向舵前緣為原點(diǎn)）（單位：mm）方向舵最大偏轉(zhuǎn)角為。按飛機(jī)強(qiáng)度規(guī)范確定方向舵載荷及其分布。安全系數(shù)為f=

6、1.2 。方向舵使用載荷為11000n。其載荷分布見圖2和圖3。圖三 沿展向分布的規(guī)律 圖四 沿弦向分布的規(guī)律為防止方向舵與垂直安定面發(fā)生耦合顫振，對與本設(shè)計(jì)的可逆操縱的方向舵，設(shè)計(jì)要求質(zhì)量平衡。二、初步方案的確定2.1、方向舵的受力及結(jié)構(gòu)形式使用載荷11kn，載荷較小，故選用單梁式，轉(zhuǎn)軸后為無墻三角單閉室結(jié)構(gòu)。 由方向舵幾何尺寸可知,方向舵面積較小，最厚位置為62mm處，最大厚度為39.2mm.載荷為11000n，相對也較小，故可采用單梁式結(jié)構(gòu)。同時(shí)平尾與方向舵存在干涉，需要在方向舵上開一口,深度為45mm，在最大厚度處之前，所以可以采用單梁結(jié)構(gòu)而不用破壞梁.翼型厚度為39。2/310=0。

7、126，對于中翼型的單梁式方向舵，由梁和前緣蒙皮構(gòu)成主抗扭閉室，前緣布置翼肋，間距通常較小，以便增加蒙皮的強(qiáng)度和剛度，并能承受較大的扭轉(zhuǎn)載荷和局部氣動載荷。后段主要承受氣動載荷，由于梁和前緣蒙皮構(gòu)成主抗扭閉室，即后段翼肋不受扭，所以后段翼肋主要以抗彎和抗剪設(shè)計(jì)。另外后段厚度小,從工藝上考慮，不便采用機(jī)翼裝配中的在蒙皮上開口來方便裝配翼肋形式，所以中采用半翼肋的設(shè)計(jì)，半翼肋與其蒙皮裝配形成壁板，兩半壁板再與梁和尾緣條裝配。尾翼蒙皮一般較薄，長空一號為中速飛機(jī)，中速飛機(jī)尾翼蒙皮厚度大多等于或小于1mm。由于方向舵尺寸較小,為裝配方便,剖面上由前緣蒙皮、上半蒙皮（上壁板）、下半蒙皮（下壁板）、尾緣條

8、構(gòu)成。2.2、梁的結(jié)構(gòu)形式從幾何上考慮，在最大厚度處布置單梁后，梁距前緣平尾開口為17mm,此距離不足以在梁前面布置緣條，所以采用“匚”形梁。從裝配工藝考慮，若有前緣條，則前緣蒙皮裝配時(shí)不便于打鉚，造成裝配上的困難,所以采用“匚”形梁，對前緣蒙皮鉚接裝配方便。2。3、懸掛點(diǎn)配重參考飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，懸掛點(diǎn)的數(shù)量和位置的確定原則是：保證使用可靠、轉(zhuǎn)動靈活、操縱面和懸臂街頭的綜合質(zhì)量輕。 由于載荷較小，初步確定為二或三個(gè). 增加懸掛點(diǎn)數(shù)量可使操縱面受到的彎矩減小，減輕了操縱面的質(zhì)量，但增加了懸臂街頭的質(zhì)量和運(yùn)動協(xié)調(diào)的難度；減少懸掛點(diǎn)數(shù)量可是運(yùn)動協(xié)調(diào)容易,但操縱面上彎矩增大，且不符合損傷容限思想，一般懸

9、掛點(diǎn)不少于2個(gè). 綜合考慮，確定懸掛點(diǎn)數(shù)目為3個(gè)。 2。4、翼肋的布置間距定位166mm,1330mm展長可布置9個(gè)翼肋（含2端肋）.由于梁和前緣蒙皮構(gòu)成主抗扭閉室，即后段翼肋不受扭，所以后段翼肋主要以抗彎和抗剪設(shè)計(jì)。另外后段厚度小，從工藝上考慮，不便采用機(jī)翼裝配中的在蒙皮上開口來方便裝配翼肋形式,所以中采用半翼肋的設(shè)計(jì)，半翼肋與其蒙皮裝配形成壁板，左右兩半壁板再與梁和尾緣蒙皮裝配。且左右半肋應(yīng)分別向上、下偏移一小段距離，以方便壁板與梁的鉚接。2。5、配重方式配重方式有兩種,即集中配重與分散配重，因本飛機(jī)速度較低,且對重量較敏感,所以采用集中配重的方式，在方向舵的上下兩端伸出配重塊。2.6、操

10、縱接頭的布置為使最大扭矩盡可能小，將接頭布置在中間,與中部懸掛點(diǎn)采用螺栓連接.中部接頭支座為一件兩用，既作為接頭支座，又作為搖臂支座與梁緣條連接的加強(qiáng)支柱，所以對其進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì).2.7、開口補(bǔ)強(qiáng)前緣開口處兩側(cè)采用加強(qiáng)肋梁腹板開口處采用支座的三面對其加強(qiáng)。2。8、方向舵理論圖三、總體載荷計(jì)算與設(shè)計(jì)計(jì)算3.1、氣動載荷展向分布根據(jù)已知條件，方向舵相當(dāng)于矩形機(jī)翼,跟梢比為1，其弦線是各處相等的，所以可知其載荷沿展向是均布載荷。使用載荷為 pe=1.1104kn ， 安全系數(shù)為 f=1.2 ，故設(shè)計(jì)載荷為 pd=f pe=1.32104kn，則均布載荷為: q=pdl=1.311041.33=9.92

11、48n/mm。展向載荷設(shè)計(jì)時(shí)以彎矩為主要設(shè)計(jì)載荷。3。2、懸掛點(diǎn)的位置確定接頭布置要使受載情況最好，即使梁的內(nèi)力最小.梁的設(shè)計(jì)載荷以彎矩為主，所以接頭布置考慮彎矩分布。由于對稱性，彎矩計(jì)算時(shí)可取梁的一半做計(jì)算。布置三個(gè)懸掛點(diǎn),其中a、c對稱布置，結(jié)構(gòu)為一度靜不定。由位移平衡可以計(jì)算出支反力n1大小。則彎矩有： 時(shí)， 時(shí)， 可以畫出彎矩圖:顯然在1、2和3點(diǎn)處有彎矩極值。計(jì)算3點(diǎn)的彎矩極值： 當(dāng)1、2兩點(diǎn)彎矩相等，且大于等于4點(diǎn)最小彎矩的絕對值時(shí)，梁受力最好,此時(shí)接頭位置最優(yōu)。既有：帶入得到：max=12q12=129.9248192.782=184.42 /m1=q(12+212+322)8(

12、2-1)=4256.62 n min=11-1212q=-92.21 /m2=ql-21=9.92481330-24256.63=4686.24 由此確定接頭位置，并可以確定前緣蒙皮開口實(shí)際設(shè)計(jì)上，由于加工和裝配精度問題,所以取整數(shù)設(shè)計(jì)，可取接頭距離為193mm。移動較小，后面計(jì)算時(shí)仍可繼續(xù)用最佳計(jì)算值.3.3、梁的設(shè)計(jì)計(jì)算3。3.1、梁和前緣蒙皮的設(shè)計(jì)梁可采用壓彎型材，壓成“匚”形梁,即加工出來的腹板與緣條厚度相同。受載不大,所以梁的材料可以選用普通易成型的鋁合金，如ly12鋁合金,其有： 梁的剪力圖：剪力分布圖可計(jì)算出其剪力圖中極值從左至右分布為1913.30，2343。31，-2343.

13、37，2342.86,2343。82，1912。79（單位n）即剪力最大值為2343。82n。梁腹板受剪,腹板最大高度略小于39。2mm，則腹板厚度有： qmaxhtb tqmaxhb2343.8239.21000265106=0.2256mm 腹板厚度可以很小，大于等于0.5mm即可,強(qiáng)度足夠了?？紤]到前緣開口影響，腹板會承受額外剪力,所以可取腹板厚度為1mm。由于方向舵比較小，為保證鉚接裝配后的方向舵流場特性良好，采用ly10的120度沉頭鉚釘,鉚釘直徑可用范圍為2.5-4mm。梁緣條上要鉚接前緣蒙皮和后段壁板,所以采用雙排平行鉚釘，鉚釘直徑取2。54mm,則鉚釘邊距為5-10mm，則緣條

14、寬度要大于1020mm。因?yàn)橄揖€較短，緣條又是矩形,所以其緣條寬度不宜過大,否則會支撐蒙皮時(shí)對外形有較大影響.初步選取緣條寬度為25mm。中速飛機(jī)尾翼蒙皮厚度大多等于或小于1mm.則可初步取蒙皮厚度為1mm。則梁剖面慣性矩為j=ay2da=11237.2325-2435.23=20019mm4受載情況有,q作用下腹板最大剪應(yīng)力：max=qmaxht=2343.82(39.2/1000)(1/1000)=59.79mpabm作用下最大正應(yīng)力:max=mmaxjymax=184.422001910-1219.610-3=180.56mpab3.3。2、前緣閉室計(jì)算根據(jù)表2的數(shù)據(jù)可以用matlab擬

15、合出前緣的三次曲線（取前四個(gè)點(diǎn)），可近似得到蒙皮的外形.得：則前緣蒙皮長度： 此積分困難,所以用matlab編程數(shù)值積分得長度:前緣和梁閉室簡圖 前緣擬合外形曲線 前緣閉室面積： 前緣蒙皮與梁共同構(gòu)成單閉室結(jié)構(gòu)，設(shè)前緣閉室的彎心坐標(biāo)為(62,0 ）.以翼型前緣為坐標(biāo)零點(diǎn)。氣動力qy作用在氣動中心上（89。4,0 ）,轉(zhuǎn)軸距離梁腹板 15mm（77，0 ）.3.3.3、彎心和扭矩計(jì)算計(jì)算閉室彎心：假設(shè)在彎心處作用力qy開剖面剪流圖：如圖所示，在上側(cè)開口斷開，有q=qxjxsx 此時(shí)，前緣蒙皮沒有剪流。由閉室=0。有注:負(fù)號表示與q方向相反。正號表示與所設(shè)方向一致,即彎心在3點(diǎn)左邊.則可得:壓心距

16、閉室彎心距離轉(zhuǎn)軸距閉室彎心距離則沿展向扭矩分布載荷為：60.2659.9248=598.118n分布扭矩在支點(diǎn)處由疊加集中扭矩,扭矩反對稱分布，剩余部分扭矩由搖臂支反力提供扭矩在中點(diǎn)平衡，則扭矩分布有：mt=qmtx=598.118x,(0x192.78)mt=qmtx-n1d2=598.118x-4256.6248.9,(192.78x665)得扭矩圖：其扭矩極值分別為：115.3、-92.8、189.6。由于方向舵前緣開口,所以在開口處，扭矩有梁承受轉(zhuǎn)移，最大扭矩 mtmax=qmtx-n1d2=189.6nm3.3。4、梁腹板校核在梁上,同樣在展向中點(diǎn)處（操縱搖臂接頭處）有最大剪流： 5

17、4.44 n/mm 74.69 n/mm對3點(diǎn)取矩,平衡可求出： q0max=121746.882343.8282.365-62+142537.254.44=28.15所以最大剪流在梁展向中點(diǎn)處的腹板中點(diǎn)位置,大小為:qmax= q0max+qmax2-3=74.69+28.15=102.84 n/mm此處最大剪應(yīng)力為：_max=102.84/1= 102 mpa所以梁腹板滿足設(shè)計(jì)要求，是安全的。3.3。5、梁緣條的校核方向舵中央對稱面處彎矩、扭矩、剪力均最大，故方向舵中央對稱面處為危險(xiǎn)截面。中央對稱面處緣條的最大正應(yīng)力由前面得出為:max=180.56mpa 最大剪應(yīng)力為梁緣條2點(diǎn)處，大小為

18、： max= q0max+qmax1-2t=54.44+28.15=82.59mpa用第三強(qiáng)度理論校核有： 所以梁緣條是安全的。3.4、蒙皮設(shè)計(jì)計(jì)算3.4。1、尾緣條設(shè)計(jì)尾緣要與上下壁板鉚接裝配，且上下兩排鉚釘錯(cuò)開，所以也是雙排鉚釘.由于還要滿足鉚接厚度要求，根據(jù)蒙皮厚度為1mm，則鉚接處尾緣高度要大于2mm,根據(jù)幾何位置可初步估算出2mm厚度處距后緣位置為12mm。 尾緣條設(shè)計(jì)圖所以可以初步選取尾緣條寬度為40mm。材料同取ly12鋁合金。3.4.2、弦向載荷分布計(jì)算弦向載荷分布如圖：由壓心位置可計(jì)算出前段2p長度為0。09681b.如下所示：即x=3100.09681=30.01mm 0.

19、0496202n/mm3。4。3、前緣蒙皮校核扭矩主要由前緣閉室承受,扭矩在前緣蒙皮上產(chǎn)生最大剪流有:qmax=mtmax=189.6100021746.88=54.268n/mm max=qmaxskin =54.268mpa所以前緣蒙皮也是安全的.3.4.4、后段壁板肋的數(shù)量和蒙皮最大撓度校核蒙皮與梁和尾緣條及端肋都是單排鉚釘連接，所以可以將其簡化為四邊鉸支.這樣設(shè)計(jì)更安全。如圖所示為其簡化模型。后蒙皮簡化模型 弦向蒙皮載荷分布蒙皮鉚接接觸面寬度為12mm，簡化模型尺寸有：（長度由后面肋的寬度確定） b=310-62-25-40-12=195 mm由2.4.2可算出載 q0=310-62-

20、25310-29.53p=0.03945 n/mm2q1=40-12310-29.53p=0.00495 n/mm2應(yīng)用四邊間支矩形板的納維葉解法,取一項(xiàng)時(shí)就可得到很好的收斂,即m=1，n=1有:求w最大值時(shí)，顯然時(shí)取得,用matlab編程求出當(dāng)x=71.3643時(shí)求得最大值。wmax1l14.07n=15即取15根肋（包括兩個(gè)端肋）。 后壁板肋布置圖3。4。5、后段壁板蒙皮正應(yīng)力校核肋間距調(diào)整之后，長邊比短邊為bl=19554.3=3.5，比值大于3.則根據(jù)飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊第九冊p316,對于簡支矩形,板長邊比短邊比值大于3時(shí)，有如下表中四邊間支矩形板應(yīng)力計(jì)算公式。其中p為均布載荷，這里蒙皮載荷

21、不是均布的,取p0以保證安全，其,ly12的，所以求出的正應(yīng)力大于真實(shí)正應(yīng)力。短邊比長邊為：=lb=54.3195=0.285 . max=0.75p0l2t1+1.61(lb)3=0.750.0394554.354.311+1.610.2853=84.103mpa比小,再綜合考慮上面說的安全考慮，這樣的計(jì)算是可以接受的。所以蒙皮是安全的。3。5、肋的設(shè)計(jì)計(jì)算3。5。1、后段肋的設(shè)計(jì)肋承受蒙皮的氣動載荷,與梁和尾緣條鉚接,相當(dāng)于簡支,所以肋與梁相接處要斜削。與尾緣條連接處厚度小，載荷小,所以也有部分斜削。為加工制造方便，去中間緣條最大高度位于肋與梁連接端的斜削端。所以可以初步設(shè)計(jì)如下：后段半肋

22、結(jié)構(gòu)簡圖半肋總長度為215mm。本設(shè)計(jì)中，肋主要承受彎矩,所以主要考慮中間緣條長度，除去前后斜削部分，則其有效長度(中間緣條長度)約為174mm。左右與蒙皮鉚接部分的緣條寬度為12mm,最大高度小于18.6mm，初步取最大高度也為12mm。下圖所示為其設(shè)計(jì)圖. 后半肋設(shè)計(jì)圖后段壁板載荷較小,肋可同樣取ly12m鋁合金材料,厚度同取0.8mm。采用板彎型材加工。 3.5。2、后段普通肋的校核肋承受載荷如下圖，根據(jù)前面算出的肋數(shù)量，肋承所受載荷的蒙皮寬度為： 簡化計(jì)算模型： 肋承受蒙皮載荷分布其中：q2=q0a=0.0394595=3.74n/mmq3=q1a=0.0049595=0.47n/mm

23、為方便計(jì)算，再次簡化計(jì)算，假設(shè)不考慮尾緣條承受氣動載荷，即所有載荷分布作用在肋的有效長度上，如下圖所示： 簡化肋載荷分布則1、2點(diǎn)支反力有: r1=2312q2b實(shí)際=133.74310-62-25=278n r2=1312q2b實(shí)際=163.74310-62-25=139n則半肋上的剪流分布: 肋上剪力分布半肋上彎矩：肋上彎矩分布圖在q=0處，即此處，有最大彎矩:7263。85nmm此處,半肋中緣條高度取最大高度為9mm,以便于計(jì)算。最大彎矩處肋剖面圖計(jì)算剖面慣性距:在catia里面畫出如上圖所示截面，利用測量慣量命令，測出重心慣量距為 ，質(zhì)心距x軸距離： ，面積：。則肋剖面最大正應(yīng)力有:

24、7263.85513.89-3.436=78.6mpax=0處，q最大：qmax=13qb=r1=278n此處高度為3mm,假設(shè)剪力全由腹板承受，則最大剪應(yīng)力： max=qmaxs=278230.8=57.9mpa故肋是安全的。3.5.3、中部加強(qiáng)肋設(shè)計(jì)與普通肋相似，采用ly12m板彎件，尺寸相同,但為保證更大的剛度，將厚度加強(qiáng)到1mm。布置數(shù)量為2個(gè)。3.5。4、整體端肋設(shè)計(jì)在方向舵的兩個(gè)端面各布置一個(gè)端肋,材料ly-12m ，厚度0。8mm，緣條寬度13mm ，由于其主要作用是支撐翼型，非主要承力構(gòu)件，不做強(qiáng)度校核.為方便裝配，緣條朝外布置。整體端肋3.5。5、前緣肋和加強(qiáng)肋設(shè)計(jì)前緣加強(qiáng)肋

25、的主要作用在于將開口處的蒙皮上的剪流傳遞到梁上。在三個(gè)開口的兩個(gè)端面處各布置一個(gè)前緣加強(qiáng)肋，另外配重塊連接處（即前緣蒙皮端面）布置一個(gè)前緣加強(qiáng)肋.前緣肋采用ly12m板彎件，其形狀為翼型形狀，前端為加工方便留有7mm長空隙，取厚度1mm，緣條寬13mm 。為增大剛度，開口加強(qiáng)肋緣條加寬到16mm。在兩側(cè)與配重塊連接處，為連接蒙皮和配重塊，需要雙排鉚釘連接，所以將其緣條加寬到25mm 。安裝時(shí)為方便裝配，緣條應(yīng)在開口側(cè). 前緣肋 前緣加強(qiáng)肋前緣開口加強(qiáng)肋共6個(gè)，配重連接前緣開口加強(qiáng)肋共2個(gè)；則按長度和間距分配，普通前緣肋可取5個(gè)，分布見圖。3。5。6、前緣開口加強(qiáng)肋校核因?yàn)榍熬夐_口加強(qiáng)肋的主要作

26、用在于將開口處的蒙皮上的剪流傳遞到梁上,所以同蒙皮校核相似.扭矩主要由前緣閉室承受，扭矩在前緣開口加強(qiáng)肋上產(chǎn)生最大剪流有： qmax=mtmax=189.6100021746.88=54.268n/mm max=qmaxskin =54.268mpa所以前緣開口加強(qiáng)肋也是安全的。3。6、接頭和轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)3.6。1、支承接頭設(shè)計(jì)因?yàn)榉较蚨嬷亓枯^小，支承接頭主要承受水平方向外力，即氣動載荷。 另外舵面需要偏轉(zhuǎn)，最大偏轉(zhuǎn)角為15度，所以要進(jìn)行可動部位的干涉處理。即接頭邊緣高度有限制,不能發(fā)生干涉. 接頭干涉處理 接頭板設(shè)計(jì)腹板高度為35。2mm ，所以腹板開口的最大高度也是35.2mm 。設(shè)計(jì)軸心距離

27、梁腹板為15mm .開口開到梁處，軸心距開口最大高度點(diǎn)距離為 22.82mm ，假設(shè)接頭邊緣上某一點(diǎn)偏轉(zhuǎn)15度后到達(dá)開口最大高度點(diǎn)，則這個(gè)點(diǎn)偏轉(zhuǎn)0度時(shí)，距軸線的高度為: 另外兩個(gè)開口距梁腹板7mm（即開口55mm ),軸心距開口最大高度點(diǎn)距離為 29。23mm ，同樣假設(shè)接頭邊緣上某一點(diǎn)偏轉(zhuǎn)15度后到達(dá)開口最大高度點(diǎn)，則這個(gè)點(diǎn)偏轉(zhuǎn)0度時(shí)，距軸線的高度為： 即接頭最大高度為 ，則設(shè)計(jì)可取距軸心23mm 處最大高度為 19mm。厚度取4mm。為保證強(qiáng)度和耐腐蝕，材料選取1cr18ni9tia不銹鋼。接頭連接處與支承接頭的的形狀一樣，厚度大,加上材料強(qiáng)度更大，所以接頭強(qiáng)度肯定滿足要求。3。6.2、選

28、取軸承方向舵接頭軸承要保證有轉(zhuǎn)動補(bǔ)償設(shè)計(jì)。所以采用帶補(bǔ)償?shù)耐馇蛎孑S承。接頭處最大剪力為2343。83n ,根據(jù)航空機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選取關(guān)節(jié)軸承u5,其容許負(fù)荷為1000kg ,其具體尺寸如下: u5 軸承尺寸 加強(qiáng)支座接頭螺栓連接示意圖3.6。3、螺栓組合件的選擇螺栓組件用于連接支承接頭和方向舵與安定面的連接接頭。軸承孔直徑為5mm,所以螺栓選用m5。螺栓承受的剪切應(yīng)力大為： 120mpa螺栓用gb30 66 m5x16，材料為 1cr18ni9tia .螺母選用gb58-66am5；墊圈選用gb97- 66a5；開口銷選用gb91-671.516。3。7、支座設(shè)計(jì)3.7.1、支承接頭支座設(shè)計(jì)要求

29、保證三個(gè)接頭共線，故接頭應(yīng)有較大剛度，采用lc4cz 鋁合金，。每個(gè)接頭有2 個(gè)支座,則每個(gè)支座剪力 q=3550.6 n，外形設(shè)計(jì)如圖。受剪面積:最大剪應(yīng)力：支承接頭支座也是設(shè)計(jì)安全的。 接頭支座外形 中部加強(qiáng)支座外形中部接頭支座為一件兩用，還作為搖臂支座與梁緣條連接的加強(qiáng)支柱，所以對其進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)，如圖所示,其上下緣條加長到25mm，腹板也加長加大。 接頭與支座局部裝配圖3。7.2、搖臂支座設(shè)計(jì)搖臂支座為方向舵提供操縱偏轉(zhuǎn)力矩，去平衡方向舵的扭矩，既主要承受操縱反扭矩產(chǎn)生的拉力，載荷相對不大，但剛度要求較高，故可選用lc4cz 鋁合金型材。操縱搖臂半徑為最大扭矩有：150018 nmm最大

30、拉力 3322。95 n由圖可算出承受剪力的最小截面積為: 則最大剪應(yīng)力:max=nmaxamax=3322.9520=166.14mpa所以搖臂支座安全。為保證強(qiáng)度也可采用高強(qiáng)度鋼來制作支座為保證連接強(qiáng)度，在方便安裝螺栓的上邊的外側(cè)兩個(gè)孔處,底座用2個(gè)螺栓連接，剩下4個(gè)孔用鉚釘連接。 鉚釘選用hb62358913 螺栓選用gb30-66 m5x203。8、鉚釘設(shè)計(jì)1）鉚釘連接處包括梁-蒙皮、肋蒙皮、壁板尾緣條連接，其夾層厚度為2mm 。根據(jù)飛機(jī)零構(gòu)件設(shè)計(jì)取d=3mm,材料選用ly10. 2）鉚釘長度確定 根據(jù)航空機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 l=0。8d+s ;取5mm。3）鉚釘間距及邊距 依據(jù)以往設(shè)計(jì)，可

31、取展向間距20mm ；弦向間距16mm ；邊距5mm左右。 鉚釘孔布置圖3。9、尾緣條設(shè)計(jì)尾緣條用來連接上下壁板，維持翼型后緣形狀。材料為ly12。為方便裝配，設(shè)計(jì)如下圖。此設(shè)計(jì)中，左右壁板蒙皮寬度和肋長度是不一樣的.尾緣條圖示四、質(zhì)量質(zhì)心計(jì)算及配重設(shè)計(jì)4。1、質(zhì)量計(jì)算坐標(biāo)系的定義:將支點(diǎn)定為坐標(biāo)系原點(diǎn)，翼型對稱線為ox軸。由于鉚釘較多，不便計(jì)算,所以把鉚釘重量計(jì)入蒙皮、肋和梁中，即計(jì)算蒙皮、肋和梁時(shí),不考慮鉚釘開孔。另外接頭處螺栓組件軸線即為轉(zhuǎn)動軸，且其質(zhì)量較小，所以對其可忽略計(jì)算。catia設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)圖catia數(shù)字模型由catia直接得出裝配完成的方向舵的重量和質(zhì)心位置:質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸距離：體

32、積:則質(zhì)量:4.1.1、前緣蒙皮質(zhì)量計(jì)算利用catia數(shù)字建模,然后測量得出截面面積；質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸距離：。表面積： ; 體積：則質(zhì)量：4。1。2、梁質(zhì)量計(jì)算利用catia設(shè)計(jì)測量得:;質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸距離：。體積：則質(zhì)量： 4.1。3、前緣肋質(zhì)量計(jì)算前緣普通肋：利用catia設(shè)計(jì)測量得：體積：質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸距離：。則質(zhì)量:前緣加強(qiáng)肋：利用catia設(shè)計(jì)測量得：體積：質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸距離:。則質(zhì)量：4.1。4、后蒙皮質(zhì)量計(jì)算利用catia設(shè)計(jì)測量得：體積：質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸距離：。則質(zhì)量：4.1.5、尾緣條質(zhì)量計(jì)算利用catia設(shè)計(jì)測量得：體積:質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸距離：。則質(zhì)量：4.1。6、端肋質(zhì)量計(jì)算利用catia設(shè)計(jì)測量得：

33、體積：質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸距離：。則質(zhì)量：4。1.7、后半肋質(zhì)量計(jì)算后半普通肋：利用catia設(shè)計(jì)測量得：體積：質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸距離：。則質(zhì)量：后半加強(qiáng)肋：利用catia設(shè)計(jì)測量得：體積：質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸距離:。則質(zhì)量:4.1。8、支承支座質(zhì)量計(jì)算利用catia設(shè)計(jì)測量得:體積：質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸距離：。則質(zhì)量：4.1。9、搖臂支座質(zhì)量計(jì)算利用catia設(shè)計(jì)測量得：體積:質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸距離:。則質(zhì)量:4.1。10、質(zhì)量和質(zhì)心計(jì)算有上面匯總：序號名稱數(shù)量質(zhì)心相對位置 x/mm質(zhì)量m/ kg質(zhì)量乘距離/mx/kg。mm1前緣蒙皮1-40。4240.5127620.7272梁18。4450.291962.465603前緣肋5-38.

34、7760。03891。50834前緣加強(qiáng)肋6-38.6760。0510542.129275后蒙皮1101.0931.51984153.6456尾緣條1203。6080.3026861。6287端肋247.8820.056842.72168后半肋2496。1520.62281 59。8844279后半加強(qiáng)肋295。3030。05094。850922710接頭支座68.5610。03914190。33509311搖臂支座1-2.5960。00505305-0.01311方向舵171。4533。415236。01 則方向舵質(zhì)心距轉(zhuǎn)軸為： x =69.109mm4。2、配重設(shè)計(jì) 在方向舵上下兩端各設(shè)計(jì)

35、一個(gè)配重塊，配重塊形式有如下表 配重塊形式長空一號，速度不高，為加工制造方便，采用圓柱鈍頭形的彈頭式配重設(shè)計(jì)。配重塊前端超過方向舵前緣不宜過長,假設(shè)其質(zhì)心距前緣為50mm，則單個(gè)配重塊質(zhì)量:可則取其單個(gè)質(zhì)量為1kg，為縮小體積，采用普通結(jié)構(gòu)鋼材，可采用45鋼。其密度。 配重塊簡圖 配重模型如簡圖所示，前端鈍頭為半球形,后段為圓柱,取后段圓柱長度為100mm,則其直徑有： 則可取直徑為37mm,小于最大高度39.2，所以是可以的，總長度為118。5mm。重心位置: 所以配重塊端面可以裝入距前緣7.52mm 的位置。配重連接處前緣蒙皮也用45鋼制成，且與配重是一體的，所以配重長度可適當(dāng)修形減短.配重處鋼蒙皮再與加強(qiáng)肋和端肋鉚接裝配。則方向舵總重為： m=3.415+0.9422=5.299kg4。3、方向舵重新設(shè)計(jì)加上配重后，catia建模完成最后的方向舵如圖。 方向舵完整模型五、裝配工藝流程裝配從零件裝配開始，裝配成組件之后，各組件再裝配成最后的方向舵，所以其裝配要按一定的順序，并且要注意前面設(shè)計(jì)中提到