机身结构分析与设计实用教案

《机身结构分析与设计实用教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机身结构分析与设计实用教案（16页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、机身结构机身结构(jigu)和布局全视图和布局全视图机身结构(jigu)的质量占飞机质量的8%15%。第1页/共15页第一页，共16页。二、机身结构二、机身结构(jigu)的设计要求的设计要求机身机身(j shn)结构结构设计要求设计要求必须满足各种装载的特殊需要及所提出的众多的使用要求，并应与机翼、尾翼(wi y)等连接部件的主要受力构件的布置、连接点位置进行总体协调，以减轻飞机总重量。在保证机身结构完整性的前提下，结构重量尽可能小。机身应有足够的开敞性以便于维修。有良好的工艺性，生产成本要低。机身基本不产生升力，所以机身气动力要求主要是阻力小。为此机身一般做成细长的流线体，希望外形光滑，突

2、出物少等。是机身设计要求中的重要要求。比如座舱盖、开口等比如座舱盖、开口等就是必须满足使用要求。就是必须满足使用要求。第2页/共15页第二页，共16页。一、外载特点一、外载特点(tdin)5.2 机身的外载荷(zi h)与内力特点机身主要用于装载和连接各部件机身主要用于装载和连接各部件(bjin)，因此其主要外载，因此其主要外载有有其他部件的力：其他部件的力：主要指在飞行或起飞、着陆主要指在飞行或起飞、着陆滑跑中机翼、尾翼或起落架等传来的力。滑跑中机翼、尾翼或起落架等传来的力。装载力：装载力：各装载及机身结构本身都会产生质量力，各装载及机身结构本身都会产生质量力，其中尤以装载的质量力影响更大其

3、中尤以装载的质量力影响更大。增压载荷：增压载荷：在机身增压舱部分自身平衡而不在机身增压舱部分自身平衡而不影响机身的总体载荷，是增压舱段的重要设影响机身的总体载荷，是增压舱段的重要设计载荷之一。计载荷之一。空气动力：空气动力：由于机身基本上为对称流线体，故由于机身基本上为对称流线体，故机身上除局部地区局部气动载荷较大外，分布机身上除局部地区局部气动载荷较大外，分布气动力对机身总体内力基本没有影响。气动力对机身总体内力基本没有影响。第3页/共15页第三页，共16页。二、机身二、机身(j shn)总体受力特点总体受力特点第4页/共15页第四页，共16页。一、机身结构的组成元件一、机身结构的组成元件(

4、yunjin)及其功用及其功用5.3 典型(dinxng)机身结构形式和传力分析横向元件：横向元件：框、蒙皮框、蒙皮纵向元件：纵向元件：长桁、桁梁长桁、桁梁普通框的作用：普通框的作用：1）维持机身）维持机身(j shn)的截面形状；的截面形状；2）对蒙）对蒙皮和长桁起支持作用。皮和长桁起支持作用。普通框的受载：普通框的受载：1）蒙皮传入机身）蒙皮传入机身(j shn)周边的空气动力；周边的空气动力；2）机身）机身(j shn)弯曲变形引起的分布压力弯曲变形引起的分布压力 1 1、隔框、隔框 普通框普通框 隔隔 框框 加强框加强框第5页/共15页第五页，共16页。加强框的作用：除上述作用外，其主

5、要功用为：将装载的质量力和加强框的作用：除上述作用外，其主要功用为：将装载的质量力和其他部件上的载荷经接头传到机身结构上的集中力加以其他部件上的载荷经接头传到机身结构上的集中力加以扩散，然后以剪流形式扩散，然后以剪流形式(xngsh)传给蒙皮。传给蒙皮。3、蒙皮、蒙皮1）构成机身的气动外形，并保持表面光滑；）构成机身的气动外形，并保持表面光滑；2）承受剪力和扭矩，并与长桁一起组成壁板承受两个）承受剪力和扭矩，并与长桁一起组成壁板承受两个 平面内弯矩引起的轴力。平面内弯矩引起的轴力。蒙蒙皮皮的的作作用用2、长桁与桁梁、长桁与桁梁1）承受机身弯曲时产生的轴力；）承受机身弯曲时产生的轴力；2）支持蒙

6、皮，提高蒙皮的受压、受剪失稳临界应力；）支持蒙皮，提高蒙皮的受压、受剪失稳临界应力；3）承受部分作用在蒙皮上的气动力，并传给隔框。）承受部分作用在蒙皮上的气动力，并传给隔框。的作用的作用长桁与桁梁长桁与桁梁长桁与桁梁(hn lin)第6页/共15页第六页，共16页。1、桁梁式机身结构、桁梁式机身结构结构特点：结构特点：1）有几根桁梁（如四根），桁梁的截面积很大；）有几根桁梁（如四根），桁梁的截面积很大； 2）长桁的数量）长桁的数量(shling)较少而且较弱，甚至可较少而且较弱，甚至可以不连续；以不连续； 3）蒙皮较薄。）蒙皮较薄。承力特点：承力特点：1）剪力和扭矩引起的剪流全部由蒙皮承担；）

7、剪力和扭矩引起的剪流全部由蒙皮承担； 2）弯曲引起的轴向力主要）弯曲引起的轴向力主要(zhyo)由桁梁承受，由桁梁承受，蒙皮与长桁只承受很小部分的轴力。蒙皮与长桁只承受很小部分的轴力。优优 点：点： 1 1）在机身上布置大开口）在机身上布置大开口(ki ku)(ki ku)不会显著降低不会显著降低机身的强度和刚度；机身的强度和刚度； 2 2）开口）开口(ki ku)(ki ku)补强引起的重量增加较少。补强引起的重量增加较少。二、机身结构的典型受力型式二、机身结构的典型受力型式第7页/共15页第七页，共16页。2、桁条式机身、桁条式机身(j shn)结构结构结构特点：结构特点：1）长桁较密、较

8、强；）长桁较密、较强； 2）蒙皮较厚。）蒙皮较厚。 桁条式机身( j shn)结构承力特点：承力特点：1）剪力和扭矩引起的剪流全部由蒙皮承担；）剪力和扭矩引起的剪流全部由蒙皮承担； 2）弯曲）弯曲(wnq)引起的轴向力将由许多桁条与较引起的轴向力将由许多桁条与较厚的蒙皮组成的壁板承受。厚的蒙皮组成的壁板承受。桁条式桁条式和桁梁式机身桁梁式机身统称为半硬壳式机身半硬壳式机身。优优 点点： 1）弯、扭刚度比桁梁式机身大；）弯、扭刚度比桁梁式机身大； 2）蒙皮较厚，其局部变形小，有利于改善气动）蒙皮较厚，其局部变形小，有利于改善气动性能。性能。缺缺 点点： 蒙皮上不宜大开口。蒙皮上不宜大开口。第8页

9、/共15页第八页，共16页。3、硬壳式机身结构、硬壳式机身结构结构特点：结构特点：1）由蒙皮和少数框组成）由蒙皮和少数框组成(z chn)； 2）没有纵向构件；）没有纵向构件； 3）蒙皮较厚。）蒙皮较厚。 承力特点：由厚蒙皮承受机身承力特点：由厚蒙皮承受机身(j shn)总体弯、剪、扭引起总体弯、剪、扭引起的全部轴力和剪力。的全部轴力和剪力。优优 点：点： 弯、扭刚度弯、扭刚度(n d)(n d)大。大。缺缺 点点： 1）机身相对载荷小，因而蒙皮材料利用率低；）机身相对载荷小，因而蒙皮材料利用率低； 2）开口补强增重较大。）开口补强增重较大。 所以这种机身型式实际上用得很少。所以这种机身型式实

10、际上用得很少。三种典型机身的差别主要是受弯曲引起的轴向力的构件不同三种典型机身的差别主要是受弯曲引起的轴向力的构件不同硬壳式机身结构第9页/共15页第九页，共16页。机身结构的受力分析机身结构的受力分析(fnx)与机翼类似，只是根据机身结与机翼类似，只是根据机身结构的受载特点，重点讨论集中力或力矩等外载的传递，以及构的受载特点，重点讨论集中力或力矩等外载的传递，以及有开口时力的传递。有开口时力的传递。这里以集中载荷情况为例，分析这里以集中载荷情况为例，分析(fnx)载荷在不同结构形载荷在不同结构形式机身中的传递式机身中的传递1 1、桁条式机身、桁条式机身左图表示桁条式机身一个加强框，它和水平尾

11、翼左图表示桁条式机身一个加强框，它和水平尾翼某接头连接，受到由接头传来的某接头连接，受到由接头传来的 Py Py 力。力。假设：蒙皮只受剪切力，桁条承受正应力假设：蒙皮只受剪切力，桁条承受正应力(yngl)(yngl)。机身可以看成一个空间薄壁盒式梁机身可以看成一个空间薄壁盒式梁三、机身三、机身(j shn)结构的受力分析结构的受力分析第10页/共15页第十页，共16页。剪力的传递：剪力的传递： 加强框加强框蒙皮蒙皮(mn p)(mn p)与框的连接铆钉与框的连接铆钉机机身蒙皮身蒙皮(mn p)(mn p)剪力的分布：剪力的分布： 剪流沿剪流沿X X轴向按阶梯形分布轴向按阶梯形分布弯矩的传递和

12、弯矩的分布：弯矩的传递和弯矩的分布： 由以上的分析可知：在框平面内作用有集中由以上的分析可知：在框平面内作用有集中(jzhng)力时，力时，由加强框承受该集中由加强框承受该集中(jzhng)载荷；载荷；框将集中框将集中(jzhng)力扩散，以剪流形式传给蒙皮；力扩散，以剪流形式传给蒙皮；剪流在蒙皮中向机身支承处（此处是向前）传递时，其剪切剪流在蒙皮中向机身支承处（此处是向前）传递时，其剪切内力内力Q通过蒙皮连续向前传递；而弯矩内力通过蒙皮连续向前传递；而弯矩内力M则以桁条的轴则以桁条的轴向拉、压力形式向前传递。向拉、压力形式向前传递。2 2、桁梁式机身、桁梁式机身剪力的传递：剪力的传递： 加强

13、框加强框蒙皮与框的连接铆钉蒙皮与框的连接铆钉(modng)(modng)机机身蒙皮身蒙皮剪力的分布：见下页中的图剪力的分布：见下页中的图弯矩的传递和弯矩的分布：见下页中的图弯矩的传递和弯矩的分布：见下页中的图桁梁式机身第11页/共15页第十一页，共16页。所以必须注意所以必须注意(zh y)：框平面内受有集中力时，支反剪流的分布大小只与机身壳体的形式框平面内受有集中力时，支反剪流的分布大小只与机身壳体的形式有关，即与是由桁条还是桁梁，或是蒙皮受正应力有关。有关，即与是由桁条还是桁梁，或是蒙皮受正应力有关。桁梁(hn lin)式机身第12页/共15页第十二页，共16页。3 3、多闭室硬壳、多闭室

14、硬壳(yn k)(yn k)式机身式机身需要说明的是: 扭矩引起的蒙皮中的剪流与机身结构受正应力的元件无关。作用在机身上的扭矩，通过(tnggu)加强框传给蒙皮后，以蒙皮受剪形式在蒙皮中向支撑处传递，不会引起桁条（或桁梁）内的轴力。第13页/共15页第十三页，共16页。总总 结结机身的功用机身的功用设计要求设计要求外载特点外载特点机身总体受载特点机身总体受载特点 典型机身形式典型机身形式和受力分析和受力分析结构组成元件及其功用结构组成元件及其功用机身结构的典型受力型式机身结构的典型受力型式机身结构的受力分析机身结构的受力分析第14页/共15页第十四页，共16页。谢谢您的观看(gunkn)！第15页/共15页第十五页，共16页。NoImage内容(nirng)总结机身结构和布局全视图。机身基本不产生升力，所以机身气动力要求(yoqi)主要是阻力小。使用要求(yoqi)是机身设计要求(yoqi)中的重要要求(yoqi)。机身主要用于装载和连接各部件，因此其主要外载有。普通框的受载：1）蒙皮传入机身周边的空气动力。2）承受剪力和扭矩，并与长桁一起组成壁板承受两个。这里以集中载荷情况为例，分析载荷在不同结构形式机身中的传递。剪力的分布： 剪流沿X轴向按阶梯形分布。第14页/共15页。谢谢您的观看第十六页，共16页。