【正文】 第5章 螺旋槳的支撐與傳動 螺旋槳的支撐機構(gòu)螺旋槳的支撐機構(gòu)簡單來說就是減速撐桿。這種安裝支架的設(shè)計特點是:結(jié)構(gòu)形式簡單合理、性能安全可靠、維修和使用成本低。（2）機械零部件設(shè)計有較大的尺寸余度，翻修壽命長。桿體采用薄壁鋼質(zhì)管材拉制而成，接頭由相應(yīng)鋼質(zhì)材料機械加工而成。經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，可焊接任何復(fù)雜的構(gòu)件，而焊接后不需再進行熱處理。桿體通常采用薄壁鋼管材料：一是可以減輕重量，二是可以選擇較大直徑，增加桿體的剛度。主減撐桿接頭的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計，既要考慮與桿體鋼管連接端的焊接尺寸，又要考慮與旋翼軸簡形機匣上主減撐桿安裝凸耳及主減平臺上主減撐桿安裝座之問的配合尺寸。減撐桿的表面普遍采用漆層防護:即在主減撐桿的金屬表面涂上底漆和面漆，以達(dá)到長期防護的作用。由于此設(shè)計由8個螺旋槳，此8個螺旋槳各自獨立的完成工作，也必須由8個獨立的電機來控制，電機通過傳動軸連接減速裝置最后連接螺旋槳槳轂槳葉，來帶動螺旋槳的轉(zhuǎn)動，從而控制整體的運動。綜合考慮應(yīng)選用圓錐齒輪傳動較好。并輸出于執(zhí)行元件，所以初步擬定的傳動方案如圖51所示。 ③ 各級傳動中的大齒輪浸入油中的深度大致相同，從而使?jié)櫥鼮榉奖恪? ⑥ 在多級齒輪減速傳動中，傳動比的分配將直接影響傳動的多項經(jīng)濟指標(biāo)。 （1）各軸的轉(zhuǎn)速電動機的動力動力輸出軸為0軸，第一個傳動軸為Ⅰ軸，第二個傳動軸為Ⅱ軸，輸出軸為Ⅲ軸，所以各軸的轉(zhuǎn)速為 (54) Ⅱ= (55) nⅢ=nⅡ/=1130/=697r/min (56) （2）各軸的功率電動機的輸出功率為，由于傳動時要有功率損失，也就考慮傳動時效率的問題 (57) 式中為從電動機至輸出軸之間的各傳動機構(gòu)和軸承效率，滾動軸承=；圓柱齒輪傳動；彈性聯(lián)軸器所以各軸的功率如下： （3）各軸的轉(zhuǎn)矩 （1）圓錐齒輪計算齒輪采用45號鋼，調(diào)制處理后齒面硬度180～190HBS，齒輪精度等級為7級。齒輪的幾何尺寸如表51。c 材料選擇：，滲碳淬火，查表的硬度為。若使用寬些的齒寬，工作時會因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。選取軸的材料為45，滲碳處理。滾動軸承與軸的軸向定位是借過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。④參照，取軸端倒角為，各軸肩出的圓角半徑為R1。由于此類型的軸有2根不同的長度，因此得分別校核。先將計算出截面B處的、。從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面Ⅲ和截面Ⅴ處的過盈配合引起的應(yīng)力集中最為嚴(yán)重，但截面Ⅲ的軸徑雖然比較大，但載荷比截面Ⅴ大很多，所以需要校核；但從受載的情況來看，截面B上的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大。③ 截面Ⅲ右側(cè)抗彎截面系數(shù) (562) 抗扭截面系數(shù) (563) 截面Ⅳ左側(cè)的彎矩M為截面Ⅱ上的扭矩截面上的彎曲應(yīng)力 (564) 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 (565) 過盈配合處的值，由圖表用差值法求出，并取，得，軸按磨削加工，由相關(guān)圖表查得表面質(zhì)量系數(shù)為，軸的表面滲碳淬火處理，取，則相關(guān)公式查得縫合系數(shù)值 (566) (567) 于是，計算安全系數(shù)值，按相關(guān)公式則得： (568) (569) (570) 以上安全系數(shù)值表明軸的疲勞強度符合安全要求。大量生產(chǎn)，價格最低。根據(jù)，選6205型軸承，查得：，求當(dāng)量載荷P：差表136得， (571) 驗算6205軸承的壽命 (572) 所以6205型滿足要求。 第6章 結(jié)論此電動飛行器的設(shè)計主要解決了很多能源不足，污染問題以及交通阻塞問題解決了許多外出不便問題。首先，我要感謝我的學(xué)校對我的培養(yǎng)和教育，感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、老師對我做出的犧牲和指導(dǎo)。古人云：“不積硅步無以至千里”。同時我還要感謝機電工程系的其他老師和同學(xué)，在此向他們表示誠摯的感謝。其次我要感覺我的導(dǎo)師楊老師，感謝老師的監(jiān)督與指導(dǎo)，更要感謝老師的包容與諒解?？赡艽嬖谠S多未知問題，這些問題可能需要在以后的實踐中去進一步加以解決和改進。根據(jù),選6208型軸承，查得：，求當(dāng)量載荷P差表136得。因軸承承擔(dān)的徑向力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軸向力，參照工作要求，左端初選6205型號的軸承，右端初選6205型號的軸承。當(dāng)量摩擦系數(shù)較小，在高轉(zhuǎn)速時，可用來承受純軸向載荷。② 截面Ⅲ的左側(cè) 抗彎截面系數(shù) (550) 抗扭截面系數(shù) (551) 截面Ⅲ右側(cè)的彎矩M為 (552)截面Ⅲ上的扭矩截面上的彎曲應(yīng)力 (553) 截面上的扭轉(zhuǎn)切力 (554) 由相關(guān)圖表查得。根據(jù)及上表52中的數(shù)值，并取，軸的計算應(yīng)力 (549) 前已選定軸的材料為，滲碳淬火處理，由查得，因此，故軸的強度達(dá)到了安全要求。作為簡支梁的軸的支撐跨距L=108mm根據(jù)軸的計算簡圖，做出軸的彎矩圖和扭矩圖。在確定軸承的支點位置時，應(yīng)從手冊中查取值。因軸承承擔(dān)的徑向力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軸向力，參照工作要求，左端初選6205型號的軸承，其尺寸為，故Ⅲ～Ⅳ段軸的直徑為25mm軸承的右端采用軸套外部軸套定位，右端初選6205型號的軸承，其尺寸為，故此段軸段的直徑為25mm，軸承的右端采用軸用彈性擋圈A型，其尺寸為：，材料為。 （7）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計擬定方案，根據(jù)要求確定軸的各段直徑和長度如圖52所示。，⑥ 驗算 (542) (543) （4） 軸的設(shè)計與校核由于本次設(shè)計中設(shè)計到的軸比較多，所以每根軸都有多個功率和轉(zhuǎn)矩，在此選擇受轉(zhuǎn)矩最大的一根軸進行設(shè)計校核，即選取最后輸出軸進行設(shè)計校核。④ 設(shè)計計算根據(jù)式539得對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=5，按接觸強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪數(shù) (539)大齒輪數(shù)，取這樣設(shè)計出的齒輪傳動即滿足齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 （2）直齒圓柱齒輪計算 ① 齒輪相關(guān)參數(shù)的選擇選擇齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)a 根據(jù)設(shè)定的傳動方案，采用軟齒面直齒輪傳動。取，參考機械零件的齒輪計算：① 設(shè)計準(zhǔn)則按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，在按齒根彎曲疲勞強度校核。 傳動比的具體分配根據(jù)本次的具體設(shè)計要求，～1KW的范圍內(nèi)，其轉(zhuǎn)速在。如設(shè)計2級齒輪傳動減速時，若傳動比分配不當(dāng)，可能會導(dǎo)致中間軸大齒輪與低速軸發(fā)生干涉。 （1）傳動比分配的基本原則 ① 各級傳動的傳動比，均有其合理的應(yīng)用范圍，通常不應(yīng)超過。實驗證明，當(dāng)時，根據(jù)電動飛行器總重為2t的設(shè)計，小組整體設(shè)計需要轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分的電機作為驅(qū)動。 （1）蝸輪蝸桿傳動具有傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，無噪聲，具有自鎖性；但是其傳動效率低，磨損較嚴(yán)重，蝸桿軸向力較大，致使軸承摩擦損失較大。鋼管內(nèi)表面焊接后再涂以防銹油，鋼管外表面涂底漆和面漆，這樣的表面處理已在使用中被證實效果頗佳。長度尺寸重點考慮的應(yīng)是前、后撐桿的兩端關(guān)節(jié)軸承中心距。此外，對鋼管的外徑、最小允許壁厚及管材的直線度、圓度、壁厚的均勻性等兒何尺寸要求，還應(yīng)加以嚴(yán)格控制。這種材料已在國產(chǎn)直升機型號的焊接結(jié)構(gòu)中得到較為廣泛的應(yīng)用。根據(jù)國內(nèi)多種型號直升機及國外相近重量噸級直升機的成功設(shè)計經(jīng)驗，可考慮采用一種低碳合金鋼，其牌號為其機械性能見《中國航空材料手冊》第1冊。（4）適合中國國情，注重立足國內(nèi)，同時借鑒國外先進的設(shè)計經(jīng)驗。此支撐機構(gòu)通過8根支撐桿來支撐減速裝置。也可直接將螺旋槳軸直接吊入螺旋槳錐體內(nèi)，最后安裝液壓螺母并壓裝到位。整個涵道的推力為： (412) 則涵道的理想推力系數(shù)為： (413) 從上式可以看出沒有螺旋槳，則涵道就沒有推力。置涵道導(dǎo)邊與咨的平面上，軸與槳軸中心線重合，涵道尾緣位于者。不銹鋼是使用比較多的前緣保護材料之一。 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)充分考慮金屬保護片的機械加工工藝性。蒙皮鋪層設(shè)計的一般原則： （1）結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量采用對稱鋪層，避免固化后由于禍合引起的結(jié)構(gòu)翹曲； （2）鋪層的纖維軸線應(yīng)盡量與內(nèi)力拉壓方向一致，剪切強度和扭轉(zhuǎn)剛度主要由鋪層提供； （3）蒙皮連接宜采用搭接的方式，一般搭接寬度要在10mm以上； （4）槳葉外層蒙皮宜采用玻璃纖維織物，其抗損傷的敏感性好。內(nèi)層蒙皮則根據(jù)結(jié)構(gòu)需要而選擇材料和鋪設(shè)方案。綜合分析并結(jié)合螺旋槳主要構(gòu)件常用材料表可得旋翼材料為：變距搖臂螺栓、限動器連接螺栓、頂蓋連接螺栓、鉸接式槳毅(如直8)的上卜星板及軸向鉸車由頸和車由套應(yīng)選取30CrNi4MoA，槳葉大梁主要選LD2CS，接頭選取LD7CS。 ⑧樹脂基體應(yīng)與纖維的斷裂應(yīng)變協(xié)調(diào)、匹配，同時與纖維具有高的界面結(jié)合強度。 ④耐環(huán)境特性好。調(diào)頻設(shè)計的主要措施是改變槳葉的質(zhì)量和剛度分布，剖面剛度設(shè)計時，應(yīng)避免結(jié)構(gòu)剛度急劇變化，減少可能引起的應(yīng)力集中。因此旋翼槳葉不能設(shè)計得過輕，從旋翼的自轉(zhuǎn)性能要求出發(fā)，旋翼最小轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)滿足以下條件：,其中為旋翼轉(zhuǎn)動慣量，為發(fā)動機停車時的旋翼轉(zhuǎn)速，為直升機重量，A自傳因子。槳葉的展向重心： (312) 槳葉的旋向重心： (313) 槳葉的有效重心： (314) 式中:Mi一一槳葉剖面的線質(zhì)量。圖310 矩形平面形狀的槳葉 （3）旋翼實度各片槳葉實占面積與整個槳盤面積之比，叫做旋抖實度，則 (311) 這是因為，根據(jù)統(tǒng)計經(jīng)驗，在槳葉上處剖面的寬度認(rèn)接近于槳葉寬度的平均值,旋葉槳片