定几何二元进气道入口堵盖开启结构设计(4)
1.通过查阅资料，了解进气道及其入口堵盖系统工作原理及设计要求，并明确其设计原则、机械结构的比分，学习并熟悉三文建模软件的设计功能；
2.参考国内外相关专利及类似的设计方案，研究结合具体结构及尺寸进行总体方案设计及零部件详细设计；
3.利用机械设计及制造相关知识，通过三文软件UG进行结构设计、运动分析及模拟装配，并绘制工程图；
2 进气道总体设计
2. 1 进气道主要参数的确定
根据任务书要求，确定如下数据作为设计参数：
进气道总长：635mm
进气道高度：H=90mm
进气道宽度：120mm
三道外压激波的压缩角：θ =10°、θ =16°、θ =22.5°（图2.1）
压缩顶板：θ =5°斜楔+12°压缩角的等熵型面
图2.1 进气道压缩角示意图
2. 2 各零件材料选取
2.2.1 板类零件的选材
弹用进气道属于航空用品，故其材料选择应兼顾结构强度和重量，本设计需要板材零件较多，所以对材料抗弯强度有较高要求。
进气道安装在导弹上，在导弹高速飞行时进气道内最高会产生约十个标准大气压的压力，在整个进气道设计中，各板壁厚既要满足轻薄又要满足工作要求。故从重量考虑其厚度取2-3mm较合适（本设计预选2mm作为板厚），而两侧板主要受拉应力，顶板受弯曲应力，故主要计算两侧板及顶板的强度，两侧板拉应力计算如下：
顶板长a=400mm，宽b=120mm，其面积 ㎡ MPa
式中，
F—顶板承压力
P—标准大气压
L—侧板长度
h—侧板壁厚，设计数值2mm
--侧板受到的拉应力
进气道外罩除侧板受拉应力外，顶板由于内部压力原因，其弯曲强度也需要满足要求，为方便计算，从顶板截取1mm宽做简支梁计算，其计算如下：
式中，
--最大弯曲正应力
--最大弯矩
W—抗弯截面系数
q—单位长度上的力
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、重量轻、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于航空航天领域。
表2.1列出了几种常用金属材料的性能比较，由于顶板受到最大弯曲正应力为1540MP，故只能从高强度钛合金和超高强度钢中选取，考虑到进气道对重量轻的要求故本设计选择密度较小的钛合金作为进气道板类结构的材料 。
表2.1几种金属材料的性能比较
序号 材料类型 抗弯强度/
MPa 弹性模量/
N/m
密度/
Kg/m
1 超硬铝合金 588 7.154 2.8
2 耐热铝合金 461 7.154 2.8
3 高强度镁合金 343 4.41 1.8
4 高强度钛合金 1646 11.76 4.5
5 高强度结构钢 1421 20.58 8
6 超高强度结构钢 1862 20.58 8
2.2.2 其他零件的选材
本设计选取钛合金为板类零件，但钛合金硬度很高，以至对其螺纹孔的加工难度很高，特别是加直径很小的螺纹孔更是难以实现，本设计由于结构尺寸及重量限制，所以连接螺钉都很小，因此对非板材类零件本设计考虑重新选材，从表2.1看，本设计预选超硬铝合金。
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