小型飛機尾翼控制器設計方案研討(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 間隔，即脈沖周期，它反映了步進電機的步進頻率，即速度。實現脈沖周期的方法很簡單，主要有兩種：利用程序循環延時和利用定時器中斷。前者占用計算機機時較嚴重，計算機驗時階段將不能處理其他事務，且延時不很精確，但實現簡單，不占用計算機硬件資源，主要用與CPU 較空閑的場合，后者可以精確定時，不占用 CPU 時間，但有時需要系統另行擴展定時器。 尾翼齒輪傳動系統 尾翼部分主要由步進電機提供動力，經過一級齒輪傳動系統減速，帶動尾翼軸旋轉，從而5 / 36控制整個尾翼的運動。圖 尾翼轉動軸的設計3. 機械結構設計 軸的設計飛機水平尾翼的可轉動部分稱為襟翼,小型飛機的襟翼相應較小,可以等效為一個長為300mm|寬為 100mm 的矩形。襟翼的轉軸位于襟翼的邊緣，如圖所示： 襟 翼 轉 軸6 / 36圖 襟翼示意圖襟翼的轉動范圍是與水平面的夾角為177。45176。小型飛機的飛行速度也比較低，最高飛行速度為500km/h，約為 。天氣條件較差（例如大風、雷雨天氣等）時該類型的小型飛機就不飛行，所以飛行時的天氣狀況也比較好。現在以飛行的最高速度來計算，同時認為襟翼與空氣相對速度的夾角為 90176。，假設把空氣示為粒子，空氣粒子的速度為正，空氣粒子在撞擊襟翼之后的速度為零（實際上空氣的速度仍然為正） 。空氣的密度 ρ=。襟翼轉軸主要受扭矩。現以沖量的計算方法來計算襟翼的受3m力，(轉軸的材料為 45 鋼 取 30MPa)???面積 s=*= v=500km/h≈∵ Ft=mv F=mv/t=ρVv/t=ρsvv=***= N現假設力 F 作用于襟翼的離轉軸最遠的邊緣距離為 d=，則轉矩 M=F*d=*= N*m根據扭轉強度條件設計軸的直徑 d由強度條件可知 ??maxaxmax316pMdW?????則 ??max33min m?????故軸安裝最小軸承處的軸徑為 ф25mm.。同樣襟翼之前的傳動軸的最小軸徑為 ф25mm，當傳動比大于 1 時可更小。本次設計是按傳動為 1 來設計傳動軸的，所以傳動軸的最小軸徑為 ф25mm。 齒輪計算 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數考慮到傳遞功率較小，要求結構緊湊，使用壽命長，由齒輪常用材料及其機械性能表，選大、小齒輪材料用 40MnB，表面淬火，齒面硬度 48~55HRC。飛機尾翼齒輪傳動，對載荷分布7 / 36均勻性要求高些，故選齒輪精度為 8—8—7。選小齒輪齒數 =20， =i =601z21z 按齒跟彎曲疲勞強度設計閉式硬齒面齒輪傳動，承載能力一般取決于彎曲強度，故先按彎曲強度設計，演算接觸強度。 由式 ??132()FaSdKTYmz????確定式中各項數值：因載荷平穩，由使用系數 K 表，查 K =1，AA故初選載荷系數 K =2；t所選用的電機轉矩 = m=970N mm1T由式 ，() za??????????cos?計算端面重合度 =由式 = aY???由齒寬系數 表，選取 =?d由外齒輪的齒形系數 圖和外齒輪的應力修正系數 圖查得FaYSaY= == =由式 =160hNnjL? 960(283015)????=查表得 Y =，Y =選 S = 8 / 36按齒面硬度均值 51HRC,查表得 = =450MPa?1limF2li [ ] = = =248MPa?1Fmin1NSYLi??同理， [ ] = =250 = =??1FSaY??485同理， = =.所以，取前者設計齒輪。設計齒輪模數：將確定后的各項數值代入設計公式，求得： ??321???????FSdAaYZKTm??? = 3 ?? =修正 ：tm = =??ZnVt??查表得 .VK1??2.?則: K=K K K K =??m=m =考慮到磨損，選用 m=2mm 的標準模數9 / 36確定齒輪幾何參數d =m Z =2 20=40mm1?d =m Z =2 60=120mm2a= =80mm??21m?b= =40=28mm 取 =35， =30?1B2校核齒面接觸疲勞強度 ??ZHE???HubdKT????21由彈性系數表查得 Z = MPa由節點區域系數圖查得 ?H由接觸強度重合度系數表查得 ?由接觸強度的壽命系數圖查得 =,NNZ由滲碳淬火鋼和表面碳化（火焰或感應淬火）的 圖，按齒面硬度均值 51HRc，在 MQ 和 MLlimH?線之間查出 =MPaH061lim??2limH由最小安全系數參考值表查得 .251li?S??lim11nHNZ? =746 Pa=780??lim22nHNS???M取前者作為強度條件。將確定出的各項數值代入接觸強度校核公式，得 ???H?=350 M Pa＜ ??1H?10 / 36所以滿足齒面接觸疲勞強度。 軸承的選擇和計算根據條件，軸承預計壽命Lh=1030016=48000h 由初選的軸承的型號為: 6206, 查表可知:d=30mm,外徑 D=62mm,寬度 B=16mm,基本額定動載荷 C=, 基本靜載荷 CO=, 已知 nii=(r/min)兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1083N 根據課本得軸承內部軸向力FS= 則 FS1=FS2===682N∵FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現取 1 端為壓緊端FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N求系數 x、yFA1/FR1=682N/1038N =FA2/FR2=682N/1038N =根據課本 P2