Расчет проушины в тягах управления

Проушина работает на разрыв в ослабленном сечении, смятие, срез. Соответствующие условия прочности имеют вид:

; (6.6)

; (6.7)

, (6.8)

где:  - геометрический параметр проушины.

σ_в, σ_см, τ_ср - пределы прочности материала на разрыв, смятие, срез. Материал проушины алюминиевый сплав Д16 ( МПа).

Из условия на срез крепежного элемента подбираем наружный диаметр d:

, (6.9)

где:  МПа.

Выразим d:

 мм

Конструктивно принимаем d=14 мм (по большему диаметру подшипника).

Из условия на смятие проушины определим :

 мм. (6.10)

Принимаем  = 4 мм, по подшипнику. Из условия на срез проушины рассчитываем расстояние а для обеспечения соосности.

 (6.11)

Выразим из формулы 6.11 а:

 мм

Из условия разрыва в ослабленном сечении найдем наружный диаметр проушины:

, (6.12)

где: n - коэффициент концентрации n=3.

Выразим D:

 мм. (6.13)

В соответствии с рядом нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636 - 69 и по конструктивно - технологическим соображениям принимается D = 16 мм.

Условие соосности R > а выполняется.

Для полученных значений и D проверим выполнение условия разрыва в ослабленням сечении:

,

Так как условие разрыва в ослабленном сечении выполняется, то проушина с выбранными геометрическими параметрами выдержит необходимое усилие.

Определим диаметр оси d из условия прочности на срез по формуле

Принимаем диаметр оси равным 5 мм (ГОСТ 9650-80).

Так как соединение тяги с качалкой представляет собой ухо-вилка (вилка расположена в качалке, а - ухо в тяге).

Расчет вилки качалки

При проектировании вилки будем считать, что усилие равно 200Н.

На рис.6.2 представлен эскиз вилки.

Рис.6.2 - Эскиз вилки

Определим толщину вилки из условия прочности крепежного элемента на смятие:

; (6.14)

откуда .

В соответствии с рядом нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636 - 69 принимаем . Принимаем  для проушины. Определим наружный диаметр вилки из условия прочности на разрыв:

; (6.15)

отсюда

В соответствии с рядом нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69 и по конструктивным соображениям принимаем .

Так как все условия выполняются, то вилка с выбранными геометрическими параметрами выдержит необходимое усилие.

Параметры вилок в качалке одинаковые, но в месте соединения тяги 2 (рис.6.1) с качалкой паз в вилке под проушину делается больше для обеспечения поворота качалки на заданные углы.

Расчет ступицы

Особенно ответственным узлом качалки является ступица, которая должна обеспечить свободное вращение качалки без заедания, а также отсутствие люфта вдоль оси вращения качалки. Для обеспечения базы при возможных боковых непредвиденных нагрузках в ступице устанавливаются два разнесенных подшипника [4]. По заданной нагрузке выбираем шариковые подшипники с такими геометрическими характеристиками: наружный диаметр D = 13 мм; внутренний диаметр d = 5 мм; ширина кольца В = 4 мм (ГОСТ 3385-75).

Используя приведенные выше формулы, аналогично рассчитываем ухо качалки в месте присоединения к кронштейну узла навески.

Получаем следующие геометрические параметры:

внутренний диаметр уха: ; наружный диаметр уха: ;

толщина уха с учетом двух подшипников и втулки составляет .

Толщину вилки в месте соединения качалки с узлом навески определим из условия смятия d = 5 мм, R = 283Н.

Определим толщину вилки из условия прочности крепежного элемента на смятие:

; (6.16)

откуда .

В соответствии с рядом нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636 - 69 принимаем .

Принимаем  для проушины.

Определим наружный диаметр вилки из условия прочности на разрыв:

; (6.17)

отсюда

В соответствии с рядом нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69 и по конструктивным соображениям принимаем .

Так как все условия выполняются, то вилка с выбранными геометрическими параметрами выдержит необходимое усилие.

Определим диаметр оси d из условия прочности на срез по формуле:

Принимаем диаметр оси равным 5 мм (ГОСТ 9650-80).

Геометрические параметры вилки в месте присоединения тяги к элерону те же, что и в месте соединения тяги с качалкой.

Расчет закрылка

Закрылок представляет собой отклоняемую вниз хвостовую часть крыла. Размещаются закрылки на участках крыла, не занятых элеронами. Различают поворотные, щелевые и выдвижные закрылки.

При отклонении поворотного закрылка вниз увеличивается кривизна профиля на участке крыла, занятого закрылком, что ведет росту с_у. При отклонении закрылка кривая с_у = f (α) смещается качественно так же. как и при отклонении щитка. Разница состоит в том, что при отклонении поворотного закрылка критический угол атаки уменьшается на большую величину, чем при отклонении простого щитка.

Наивыгоднейшие параметры поворотного закрылка: хорда b₃ = (0,2.0,25) b и максимальный угол отклонения δ_ЗMAX=40.50°. Поворотные закрылки, уступившие в эффективности другим типам закрылков, применяются очень, редко.

При отклонении щелевого закрылка между ним и основной частью крыла создается профилированная щель. Проходящий через эту щель воздух сдувает пограничный слой на верхней поверхности закрылка, что затягивает срыв на большие углы атаки. Благодаря этому щелевой закрылок создает больший прирост c_v. чем поворотный. Недостатком щелевого закрылка является большее, чем у поворотного закрылка, лобовое сопротивление в неотклоненном состоянии из-за наличия щели. Для устранения этого недостатка положение оси вращения и очертание носка закрылка выбираются таким образом, чтобы в неотклоненном его положении щель была бы полностью закрыта. Щелевые закрылки обычно имеют хорду b₃= (0,25.0,3) b и максимальный угол отклонения δ_ЗMAX=50.60°.

Закрылки имеют обычно сходную с рулями и элеронами конструкцию, содержащую типовой набор конструктивных элементов - продольные балочки, стенки, стрингеры, нервюры, законцовочные стрингеры и обшивку. Конструктивное разнообразие схем увеличивается благодаря широкому применению сотовых и других заполнителей и созданию многослойных конструкций с использованием композиционных материалов.

Способы подвески закрылков опять же тесно связаны с разработкой кинематической схемы. Наиболее распространенными способами стали установки закрылков на кронштейнах (отклоняющиеся закрылки) и на рельсах (выдвижные или откатные закрылки).

В данной работе используется выдвижной, однощелевой закрылок (рис.7.1).

Рис.7.1 - выдвижной, однощелевой закрылок

Управление закрылком осуществляется механизмом винт-гайка. В связи со сложностями расчета данного соединения конструктивно принимаем внутренний диаметр гайки d_г=6 мм