Проектирование стыкового соединения лонжерона крыла с центропланом

Московский государственный авиационный институт

Кафедра С-01

Контрольная работа

Проектирование стыкового соединение лонжерона крыла с центропланом

Жуковский 2001 г.

Задание

Материал пояса и стенки Д16Т

Q=20 кН

M=29кНм

Спроектировать стыковое соединение лонжерона крыла с центропланом. Выполнить сборочный чертёж и рабочий чертёж башмака.

Толщина ножки пояса равна толщине стенки.

Выход за обвод не более 5 мм.

Тип соединения выбрать оптимальным для данной геометрии и нагрузок.

Предусмотреть связь стыка с поясом и стенкой бортовой нервюры.

1. Расчет заклепок, соединяющих пояс и стенку лонжерона

Для тонкой стенки можно считать напряжение сдвига в стенке равным

=20 кН/2 мм 135 мм = 7.4 кгс

7.4кгс<[0.642 кгс]

7.4кгс<25.2 кгс

=25.4 кгс/7.4 кгс=3.4

Сила, срезающая заклёпку:

где и h - соответственно толщина и расстояние между заклёпочными швами;

t - шаг заклёпок.

Примем шаг 15 мм, тогда

Pср=20 кН15 мм/106 мм=2.83 кН=283 кгс

По нормали подбираем все параметры заклёпки

Pср<[Pср]

d=4 мм (материал В65)

283 кгс<339 кгс

=339 кгс/ 283кгс=1.19

4-6-ОСТ 1 34040-79(заклепки с двухсторонним подходом для клёпки, с компенсатором для ручной клёпки из В65 диаметром d=4 мм и длинной 6 мм)

2. Определяем суммарную силу, действующую на болт

где - осевое усилие

M - изгибающий момент

Q - перерезывающая сила

H* = (0.90.95)H = 0.9160 мм = 144 мм - расстояние между центрами стыковых болтов

3. По суммарной силе определяем площадь болта

m=2 (т. к. соединение двух срезное)

Материал болта 30ХГСА

4. Рассчитываем проушины

Расчетным случаем как для нижней, так и для верхней проушины является растяжение. При сжатии сама проушина практически не работает. Нижняя проушина рассчитывается на разрыв, верхняя работает на растяжение при обратном нагружении крыла с половинной нагрузкой. Поэтому нижняя проушина выполняется больших размеров, чем верхняя.

Рассчитываем толщину нижней проушины на разрыв и смятие от силы R.

Из условия работы проушины на смятие определяют ее толщину a.

т.к. соединение неподвижное

Стыковой узел выполняем из 30ХГСА.

=12 мм (для двухсрезного соединения толщина средней проушины или суммарная толщина двух крайних)

Из условия разрыва определяем остальные размеры:

Пусть X=8мм

По графику определяем c(k)=y/x=1.2 => y=10мм

Рассчитываем верхнюю проушину (на 70% нагрузки)

Из условия работы проушины на смятие определяют ее толщину a.

т.к. соединение неподвижное

=8.5мм (для двухсрезного соединения толщина средней проушины или суммарная толщина двух крайних)

Из условия разрыва определяем остальные размеры:

Пусть X=7мм

По графику определяем c(k)=y/x=1.2 => y=8.5мм

5. Рассчитываем опасное сечение башмака C-C; подвергающееся разрыву силой N, срезу силой Q/2 и изгибу моментом Q/2a

где Fc-c - площадь башмака в сечении С-С;

a - расстояние от оси болта до сечения С-С;

Jc-c - момент инерции сечения С-С башмака

b=8мм

h=30мм

=

6. Проводим расчет болтов крепления башмака к лонжерону

Принимаем, что осевая сила N воспринимается всеми болтами, соединяющими вилку с поясом. Поперечная сила Q воспринимается болтами, соединяющими стойки с вилкой. При этом учитываем, что все горизонтальные болты двухсрезные, а вертикальные односрезные. Для крепления башмака к горизонтальной полке применяем болты с потайной головкой.

Определяем число болтов крепления башмака к поясу лонжерона.

Возьмём болты d=8мм из 30ХГСА

Аналогичным способом подбираем число болтов крепления стоек под действием силы Q.

Возьмём болты d=6мм из 30ХГСА

(делим пополам т. к. соединение двухсрезное)

Берем для удобства и симметрии 2 шт.

7. Уточняем остальные размеры вилки

Толщину вертикальных рёбер возьмём равной толщине стенки.

8. Расчет стойки

При расчете сечения стойки её толщину подбираем из условия смятия под болтами при передачи силы Q/2, а ширину из условия разрыва силой Q/2.

По нормалям подбираем стойку (определяющим будет толщина)

Отсюда берем угольник неравнобокий, разностенный 3-456

9. Расчет опасного сечения D-D вилки

В сечении действует растягивающая сила N, изгибающие моменты (Q/2)a и Nq, где q-расстояние от центра масс сечения D-D до линии действия силы N. В результате таких нагрузок в сечении D-D возникает напряжение

лонжерон вилка болт проушина

Определяем координаты центра масс.