МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

Кафедра ТММ и САПР

Курсовая работа по курсу

Основы автоматизированного проектирования

Тема работы:

Разработка трехмерной модели автожира « Gyrobee»

Выполнили студентки группы ТМ-88Б Бондаренко О. А., Бондаренко М. А.

Руководитель проекта Васильев А. Ю.

Харьков 2011

Содержание

Постановка задачи;

Введение;

Методика решения;

Построение модели;

Сравнение систем;

Заключение;

Список использованной литературы

2

Постановка задачи

Построить трехмерную модель автожира с максимальной детализацией.

Базовые программные продукты: ProENGINEER, SolidWorks

3

Введение

В 1990 году в США доктором Ральфом Таггартом был спроектирован

сверхлегкий автожир, удовлетворяющий требованиям FAR 103. По

американскому авиационному законодательству летательный аппарат,

удовлетворяющий этим требованиям, может эксплуатироваться (с

определенными ограничениями) без регистрации, без свидетельства о годности

к полетам. Пилот такого аппарата может летать на нем, не имея свидетельства

пилота, медицинской справки и страховки.

Создатель автожира Gyrobee Ральф Таггарт

В 1990 году Таггарт и его приятели построили такой аппарат и испытали его,

получив весьма неплохие результаты. Машина была устойчива и управляема,

проста в эксплуатации, надежна.

Не секрет, что большинство автожиров-ультралайтов летают не очень

хорошо, особенно с тяжелыми пилотами. Gyrobee, напротив, демонстрирует

очень хорошие качества. Это, в основном, связано с тем, что Gyrobee при своем

небольшом весе летает на 25-футовом роторе - значительно большем, чем 22-

23-футовые роторы большинства небольших одноместных аппаратов.

Результатом является низкая нагрузка на несущую систему, 4.35...4.8 кг/кв.м в

сравнении с 5,8...6,7 кг/кв.м на других ультралайтах и одноместных аппаратах

экспериментального класса. Разница на первый взгляд небольшая - пока не

посчитаешь, что уменьшение нагрузки на ротор на 20% равносильно

уменьшению взлетного веса на 45 кг! Это и является основным фактором,

4

дающим Gyrobee хорошие летные характеристики при всего 40-сильном

двигателе.

Низкая нагрузка на ротор имеет и другие, не столь очевидные следствия,

одним из которых являются низкие обороты ротора. Ротор автожира не

раскручивается больше, чем необходимо для поддержания аппарата в воздухе.

Благодаря низкой удельной нагрузке ротор Gyrobee в полете имеет обороты

порядка 305 об/мин., в то время как типичная однометсная машина имеет около

400 об/мин. Это приводит к двум положительным моментам. Первое: низкие

паразитные сопротивления. Паразитное сопротивление возрастает

пропорционально квадрату угловой скорости ротора, поэтому у Gyrobee на

преодоление этих сопротивлений расходуется лишь небольшая часть мощности

двигателя, оставляя больше лошадиных сил на полезные нужды. Вторым

положительным моментом является то, что Gyrobee практически все равно, на

каких лопастях она летает. К примеру, клепаные лопасти (типа Brock) часто

показывают худшие качества на большинстве автожиров по сравнению с

ламинарными. Вследствие низких оборотов ротора на Gyrobee эта разница

значительно менее ощутима.

Двигатель, редуктор и маршевый винт удачно подобраны, обеспечивая

почти оптимальный коэффициент статической тяги. Благодаря этому 40-

сильный двигатель вполне обеспечивает потребную для аппарата мощность. На

крейсерском режиме Gyrobee летит 80 км/час всего при 5000 об/мин.(около 30

л.с.), что является прекрасным показателем для любого автожира, пусть даже

ультралайта. Маленький двигатель и низкие обороты на крейсерском режиме

делают аппарат еще и малошумным, что само по себе тоже необычно. Меня

часто спрашивают насчет установки более мощного двигателя. Отвечаю: хотя

на Gyrobee и можно поставить Rotax-503 или даже более мощный двигатель

при использовании более легких лопастей, излишняя мощность не нужна, вы

только наживете себе лишние проблемы!

На Gyrobee применена высокая мачта при низкорасположенном центре

тяжести. Это одна из особенностей конструкции, вытекающих из поставленной

5

конструкторской задачи. Ее применение не позволяет построить скоростной

аппарат, но, будучи ультралайтом, Gyrobee по умолчанию не является гоночной

машиной. Длинная хвостовая балка делает руль направления эффективным на

любых скоростях, но не чрезмерно чувствительным, как это бывает в

компактных моделях. Горизонтальный стабилизатор - небольшой, но в то же

время очень эффективный опять же из-за длинной хвостовой балки.

6

Методика решения

Данную курсовую работу мы выполнили в CAD-системе SolidWorks, так

как она нам наиболее знакома и понятна, а также имеет широкие

функциональные возможности и многообразие прикладных модулей в

различных областях.

Вторая система, которую мы выбрали, - это ProENGINEER. Он не

уступает по функционалу SW и сравнительно более устойчив при создании

больших сборок. Также ProE имеет удобный пользовательский интерфейс,

схожий с SW, поэтому при знании SW освоить его не сложно.

7

Построение модели

В SolidWorks некоторые детали были сделаны с помощью метода

«мастер модели».

В соответствии с данным методом создается многотельная деталь, в которой

мы определяем размеры будущих деталей и их расположение в пространстве

относительно друг друга. Далее извлекаем отдельные тела в новые детали и

«усовершенствуем» их. Построенные таким образом детали легко собрать в

сборку. Кроме того, этот метод позволяет автоматически перестраивать все

детали при изменении параметров основной многотельной.

В ProENGINEER то же реализовано с использованием Скелетонов

Создаваемые твердотельные модели

базируются на информации, полученной

из скелетной модели. Скелетоны

представляют собой совокупность

ссылочной геометрии, такой как оси,

кривые, плоскости, поверхности (в нашем

случае кривые) и позволяют нам

корректно создавать твердотельные

модели сборок.

8

Основные этапы создания трехмерной модели:

Этап 1. Сборка и нивелировка рамы

Основу рамы составляют балка, две детали мачты и две стойки - подкосы

сиденья, вместе образующие треугольник.

9

Этап 2. Стойки основного шасси

10

ProESW

Этап 3. Установка основного шасси

11

Этап 4. Установка носового блока

Этап 5. Моторама

12

Этап 6. Рама топливного бака

Этап 7. Педали

Этап 8. Крепление сиденья

13

SW ProE

Этап 9. Хвостовая балка, хвостовая группа

Этап 10. Винт

14

SW ProE

SW ProE

Этап 11. Топливный бак

Для построения бака в Sw было использовано несколько типовых

контекстов создания поверхностей:

поверхность вытяжки – образуется в результате плоскопараллельного

вытягивания замкнутого или разомкнутого 2D/3D-эскиза в направлении,

перпендикулярном плоскости эскиза, или под произвольным углом;

плоская поверхность – получается заполнением плоского контура (2D-

эскиз или набор замкнутых кромок, лежащих в одной плоскости).

15

16

Этап 12. Хвост

Хвост в Sw был построен с использованием контекста создания

поверхностей поверхность по сечениям – строится по нескольким поперечным

сечениям (2D/3D -эскизам) с произвольным числом направляющих кривых

(2D /3D-эскиз, 3D-кривая), деформирующих исходный контур.

17

Этап 13. Монтаж проводки руля направления

18

Этап 14. Управление несущим винтом

Этап 15. Пропеллер

19

Этап 16. Колеса

Колесо в Sw было построено с помощью метода «мастер-модели».

Также была использована панель инструментов «Сварные детали».

20

Общий вид

Статистика модели

21

SW

ProE

Сравнение систем

Основные различия между SW и ProE, с которыми мы столкнулись:

1. Эскизы в ProE всегда должны быть определены. Но это компенсируется

возможностью автоматической простановки размеров от заранее

указанных баз (в ProE существует два основных типа размеров

«Сильные» и Слабые». При создании геометрии в эскизе система

образмеривает ее автоматически, создавая при этом «слабые» размеры), а

также возможностью автоматического определения избыточных или

недостающих размеров или условий.

2. В ProE необходимо указывать вторую ссылочную плоскость в эскизе (в

SW это не нужно).

3. В ProE одна операция Вытягивания (Вращения) может создавать:

тело;

тонкостенный элемент;

поверхность;

вырез в теле;

тонкостенный вырез;

вырез в поверхности,

т. е. не надо искать разные команды для разных случаев ( как в SW).

Кроме того, один тип всегда можно изменить на другой ( например

вместо добавления материала сделать удаление или вместо твёрдого тела

поверхность).

Аналогично некоторые другие операции (например, массив)

4. Массивы организованы немного иначе, и возможностей создания

массивов больше. При задании параметров массива можно выбрать такие

пункты:

Dimension (приращение);

Direction (направление) – для создания линейного массива;

Axis (ось) – для создания кругового массива;

22

Fill (заполнение) - создание массива заполнением выбранной

области пространства.

В SW есть только 2-ой и 3-ий пункты из перечисленных.

5. В ProE также больше возможностей при создании уклонов и

фасок/скруглений, особенно скруглений.

6. В ProE работа в сборке отличается: в задании привязок соблюдается

наследственность - кто родитель, кто потомок (как в SW).

23

Заключение

Модель размещена на 3dvia.com

Видео можно посмотреть на youtube.com http://www.youtube.com/watch?

v=vkkv0WElpTo

24

Список использованной литературы

http://twistairclub.narod.ru/gbplans/contens.htm

http://galsaero.al.ru/gyros/gbperfrm1.htm

http :// galsaero . al . ru / gyros / gyrobee . htm

http://galsaero.al.ru/gyros/gbfeatr.htm

http://www.ultraligero.net/Sitios/Planos/Gyrobee/planos_gyrobee.pdf

http://www.solidworks2003.ru/vizualizaciya/vizualizaciya-v-faiel.html

25