无人机方向舵设计课程设计7330568

无人机方向舵设计课程设计7330568

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 (4)

1.1、结构形式 (4)

1.2、翼肋布置 (4)

1.3、悬挂点配置 (4)

1.4、操纵接头的布置 ............................. 错误!未定义书签。

1.5、配重方式.................................. 错误!未定义书签。

1.6、开口补强方案............................... 错误!未定义书签。

1.7、方向舵理论图............................... 错误!未定义书签。

二、载荷分布及内力图.............................. 错误!未定义书签。

2.1、载荷分布................................... 错误!未定义书签。

2.2、悬挂点位置的确定 (5)

2.3、内力图 (7)

三、设计计算

3.1、梁

3.1.1、尺寸的确定 (7)

3.1.2、材料的选择 (8)

3.1.3、扭矩及扭矩图 (8)

3.1.4、梁腹板校核 (10)

3.1.5、梁缘条的校核 ............................. 错误!未定义书签。

3.2、蒙皮的设计计算 (12)

3.2.1、前缘蒙皮校核 (12)

3.2.2、后段蒙皮校核........................... 错误!未定义书签。

3.3、肋的设计计算 (14)

3.3.1、后段普通肋的计算....................... 错误!未定义书签。

3.3.2、后段中间加强肋设计..................... 错误!未定义书签。

3.3.3、端肋肋的设计........................... 错误!未定义书签。

3.3.4、前缘加强肋的设计....................... 错误!未定义书签。

3.4、接头和转轴设计 (17)

3.4.1、接头与梁的位置关系 (17)

3.4.2、轴承的选择 (18)

3.4.3、螺栓组合件的选择 (18)

3.5、支座的设计 (18)

3.5.1、支承接头支座设计 (18)

3.5.2、摇臂支座设计 (19)

3.6、铆钉设计 (20)

3.6.1、铆钉直径的确定 (20)

3.6.2、铆钉长度的确定 (20)

3.6.3、铆钉间距及边距的确定................... 错误!未定义书签。

3.9、尾刃的设计............................... 错误!未定义书签。

四、重心计算及配重设计 (21)

4.1、重心计算 (21)

4.1.1、前缘蒙皮重量重心计算 (21)

4.1.2、梁的重量重心计算 (21)

4.1.3、前缘肋重量重心计算 (21)

4.1.4、后缘肋重量重心计算..................... 错误!未定义书签。

4.1.5、后段蒙皮重量重心计算................... 错误!未定义书签。

4.1.6、尾刃重量重心计算....................... 错误!未定义书签。

4.1.7、支承支座重量重心计算................... 错误!未定义书签。

4.1.8、摇臂支座重量重心计算................... 错误!未定义书签。

4.1.9、质量和质心计算......................... 错误!未定义书签。

4.2、配重设计 (26)

五、总结 (27)

六、装配工艺流程................................ 错误!未定义书签。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）X 0 20 40 62 80 100 270 310

Y 0 12.8 17.8 19.6 19.4 18.5 4.7 0

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。

1.3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。

1.5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单梁式梁腹板距前缘62mm

梁截面