【正文】 第5章 螺旋槳的支撐與傳動(dòng) 螺旋槳的支撐機(jī)構(gòu)螺旋槳的支撐機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是減速撐桿。這種安裝支架的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單合理、性能安全可靠、維修和使用成本低。（2）機(jī)械零部件設(shè)計(jì)有較大的尺寸余度，翻修壽命長(zhǎng)。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(jī)械加工而成。經(jīng)過(guò)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(jìn)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(jì)，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(jiǎn)形機(jī)匣上主減撐桿安裝凸耳及主減平臺(tái)上主減撐桿安裝座之問(wèn)的配合尺寸。減撐桿的表面普遍采用漆層防護(hù):即在主減撐桿的金屬表面涂上底漆和面漆，以達(dá)到長(zhǎng)期防護(hù)的作用。由于此設(shè)計(jì)由8個(gè)螺旋槳，此8個(gè)螺旋槳各自獨(dú)立的完成工作，也必須由8個(gè)獨(dú)立的電機(jī)來(lái)控制，電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸連接減速裝置最后連接螺旋槳槳轂槳葉，來(lái)帶動(dòng)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制整體的運(yùn)動(dòng)。綜合考慮應(yīng)選用圓錐齒輪傳動(dòng)較好。并輸出于執(zhí)行元件，所以初步擬定的傳動(dòng)方案如圖51所示。 ③ 各級(jí)傳動(dòng)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(jí)齒輪減速傳動(dòng)中，傳動(dòng)比的分配將直接影響傳動(dòng)的多項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 （1）各軸的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力動(dòng)力輸出軸為0軸，第一個(gè)傳動(dòng)軸為Ⅰ軸，第二個(gè)傳動(dòng)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(dòng)機(jī)的輸出功率為，由于傳動(dòng)時(shí)要有功率損失，也就考慮傳動(dòng)時(shí)效率的問(wèn)題 (57) 式中為從電動(dòng)機(jī)至輸出軸之間的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承效率，滾動(dòng)軸承=；圓柱齒輪傳動(dòng)；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(jì)算齒輪采用45號(hào)鋼，調(diào)制處理后齒面硬度180～190HBS，齒輪精度等級(jí)為7級(jí)。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(shí)會(huì)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(dòng)軸承與軸的軸向定位是借過(guò)度配合來(lái)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(zhǎng)度，因此得分別校核。先將計(jì)算出截面B處的、。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面Ⅲ和截面Ⅴ處的過(guò)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(lái)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(guò)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(jì)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(qiáng)度符合安全要求。大量生產(chǎn)，價(jià)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(yàn)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(dòng)飛行器的設(shè)計(jì)主要解決了很多能源不足，污染問(wèn)題以及交通阻塞問(wèn)題解決了許多外出不便問(wèn)題。首先，我要感謝我的學(xué)校對(duì)我的培養(yǎng)和教育，感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、老師對(duì)我做出的犧牲和指導(dǎo)。古人云：“不積硅步無(wú)以至千里”。同時(shí)我還要感謝機(jī)電工程系的其他老師和同學(xué)，在此向他們表示誠(chéng)摯的感謝。其次我要感覺(jué)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(wèn)題，這些問(wèn)題可能需要在以后的實(shí)踐中去進(jìn)一步加以解決和改進(jìn)。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(hào)的軸承，右端初選6205型號(hào)的軸承。當(dāng)量摩擦系數(shù)較小，在高轉(zhuǎn)速時(shí)，可用來(lái)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(jì)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(qiáng)度達(dá)到了安全要求。作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距L=108mm根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，做出軸的彎矩圖和扭矩圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)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(hào)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(hào)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(jì)擬定方案，根據(jù)要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度如圖52所示。，⑥ 驗(yàn)算 (542) (543) （4） 軸的設(shè)計(jì)與校核由于本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)到的軸比較多，所以每根軸都有多個(gè)功率和轉(zhuǎn)矩，在此選擇受轉(zhuǎn)矩最大的一根軸進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，即選取最后輸出軸進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。④ 設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)式539得對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)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(qiáng)度算得的模數(shù)，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=5，按接觸強(qiáng)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(jì)出的齒輪傳動(dòng)即滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 （2）直齒圓柱齒輪計(jì)算 ① 齒輪相關(guān)參數(shù)的選擇選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)a 根據(jù)設(shè)定的傳動(dòng)方案，采用軟齒面直齒輪傳動(dòng)。取，參考機(jī)械零件的齒輪計(jì)算：① 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，在按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 傳動(dòng)比的具體分配根據(jù)本次的具體設(shè)計(jì)要求，～1KW的范圍內(nèi)，其轉(zhuǎn)速在。如設(shè)計(jì)2級(jí)齒輪傳動(dòng)減速時(shí)，若傳動(dòng)比分配不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致中間軸大齒輪與低速軸發(fā)生干涉。 （1）傳動(dòng)比分配的基本原則 ① 各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比，均有其合理的應(yīng)用范圍，通常不應(yīng)超過(guò)。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)時(shí)，根據(jù)電動(dòng)飛行器總重為2t的設(shè)計(jì)，小組整體設(shè)計(jì)需要轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分的電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)。 （1）蝸輪蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲，具有自鎖性；但是其傳動(dòng)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(shí)效果頗佳。長(zhǎng)度尺寸重點(diǎn)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(duì)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(guó)產(chǎn)直升機(jī)型號(hào)的焊接結(jié)構(gòu)中得到較為廣泛的應(yīng)用。根據(jù)國(guó)內(nèi)多種型號(hào)直升機(jī)及國(guó)外相近重量噸級(jí)直升機(jī)的成功設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，可考慮采用一種低碳合金鋼，其牌號(hào)為其機(jī)械性能見(jiàn)《中國(guó)航空材料手冊(cè)》第1冊(cè)。（4）適合中國(guó)國(guó)情，注重立足國(guó)內(nèi)，同時(shí)借鑒國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。此支撐機(jī)構(gòu)通過(guò)8根支撐桿來(lái)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(gè)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(méi)有螺旋槳，則涵道就沒(méi)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(hù)材料之一。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮金屬保護(hù)片的機(jī)械加工工藝性。蒙皮鋪層設(shè)計(jì)的一般原則： （1）結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量采用對(duì)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(qiáng)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(dòng)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(shù)脂基體應(yīng)與纖維的斷裂應(yīng)變協(xié)調(diào)、匹配，同時(shí)與纖維具有高的界面結(jié)合強(qiáng)度。 ④耐環(huán)境特性好。調(diào)頻設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)，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(jì)得過(guò)輕，從旋翼的自轉(zhuǎn)性能要求出發(fā)，旋翼最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)滿足以下條件：,其中為旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為發(fā)動(dòng)機(jī)停車時(shí)的旋翼轉(zhuǎn)速，為直升機(jī)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(shí)度各片槳葉實(shí)占面積與整個(gè)槳盤面積之比，叫做旋抖實(shí)度，則 (311) 這是因?yàn)?，根?jù)統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，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