【正文】 初步設(shè)計(jì)分析。它可以實(shí)現(xiàn)低空、低速飛行；高效節(jié)能、綠色環(huán)保，能夠較好的實(shí)現(xiàn)零排放或極低排放能量，特別是可在小面積場(chǎng)地垂直起降，省去繁瑣的機(jī)場(chǎng)規(guī)劃創(chuàng)建和管理，轉(zhuǎn)化效率比燃料型的飛行器高得多；噪聲和振動(dòng)水平極低，乘坐時(shí)候舒適性好（對(duì)于軍事用途而言隱蔽性好）；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用時(shí)候維護(hù)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好；在路上行駛、無(wú)人時(shí)可以起飛等。 電動(dòng)飛行器整體架構(gòu)設(shè)計(jì)總體布局是電動(dòng)飛行器設(shè)計(jì)的重要工作之一，電動(dòng)飛行器總體構(gòu)架可分為基體、旋翼、尾槳、起落裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、傳動(dòng)裝置以及其他系統(tǒng)的受力結(jié)構(gòu)等部件結(jié)構(gòu)或組件結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)發(fā)出的部分電能向電池充電，延長(zhǎng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的行駛里程由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能和電池輸出的電能，共同輸出到電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車行駛，電力驅(qū)動(dòng)是唯一的驅(qū)動(dòng)模式，如圖21所示。底盤(pán)主要由傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系、和制動(dòng)系等四大系統(tǒng)組成。（2）氣囊氣囊在汽車正面碰撞時(shí)能防止乘員與其前方的物體撞擊。提供精密的操控指令，主要包括飛行器的飛行通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變螺旋槳速度實(shí)現(xiàn)升力的變化，從而控制飛行器的姿態(tài)和位置。 機(jī)身主要幾何參數(shù)的確定（1）重量：2t，不能過(guò)重，只得比普通汽車稍重。 因?yàn)闄C(jī)身底板只受很小的氣動(dòng)載荷，幾乎不受結(jié)構(gòu)載荷，所以一層航空層板可以滿足功能強(qiáng)度的要求，能滿足基本強(qiáng)度要求的情況下，對(duì)邊緣材料進(jìn)行一定的修剪，以減輕電動(dòng)飛行器的重量。通過(guò)改變蓄電池的供油量，可以改變電動(dòng)機(jī)的輸出功率，來(lái)控制旋翼的轉(zhuǎn)速。采用側(cè)面輸入，中間輸出方案時(shí)，與齒條固連的左、右拉桿延伸到接近汽車縱向?qū)ΨQ平面附近。圖22 V形斷面齒條為了使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性提高，沖擊減小，降低工作噪聲，采用斜齒圓柱齒輪與斜條式轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向盤(pán)輪轂的細(xì)牙內(nèi)花鍵與轉(zhuǎn)向軸連接，轉(zhuǎn)向盤(pán)上都裝有喇叭按鈕，有些電動(dòng)飛行器的轉(zhuǎn)向盤(pán)上還裝有車速控制開(kāi)關(guān)和安全氣囊。萬(wàn)向節(jié)選擇中碳合金鋼，調(diào)質(zhì)處理，滾針軸承材料一般采用。這些年來(lái)，車速逐漸提高，轉(zhuǎn)向軸上面也要有相應(yīng)的吸能裝置。 離合器操縱機(jī)構(gòu)的概述離合器是電動(dòng)飛行器傳動(dòng)系統(tǒng)中直接與電動(dòng)機(jī)相連接的部件。因此本設(shè)計(jì)選擇單片離合器。前三種的共同缺點(diǎn)是在連接件之間都有間隙，在傳動(dòng)中將產(chǎn)生沖擊和噪聲，而且在零件相對(duì)滑動(dòng)中有摩擦和磨損，降低了離合器的傳動(dòng)效率。當(dāng)壓盤(pán)工作表面超過(guò)180～2000OC時(shí)摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器壓盤(pán)工作表面的瞬時(shí)溫度一般在1800OC以下。表34 直徑系數(shù)的取值范圍車型直徑系數(shù)乘用車～～（單片離合器）～（雙片離合器）～摩擦片外徑也可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（）按如下經(jīng)驗(yàn)公式選用 （3－5）式中：直徑系數(shù)取值范圍如表34。前面已經(jīng)初步確定了摩擦片的基本尺寸：外徑 內(nèi)徑 厚度 內(nèi)徑與外徑比值 由公式 （3－6）和 （3－7）式中： 壓緊力； 摩擦片的摩擦因數(shù)； 摩擦面數(shù)量（單片，雙片）； 摩擦片的單位壓力, ；得 滿足表37的要求。 變速器操縱機(jī)構(gòu)的概述電動(dòng)飛行器變速器操縱機(jī)構(gòu)作為變速器的控制機(jī)構(gòu)，較之電動(dòng)飛行器設(shè)計(jì)中的其它環(huán)節(jié)，只是一個(gè)小裝置，但它卻和電動(dòng)飛行器的正常行駛有著十分緊密的關(guān)系，并在變速器的設(shè)計(jì)中占有重要的地位。擋數(shù)越多變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率增高并增加了換擋難度。對(duì)于商用車，176。等，普遍采用30176。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過(guò)大的螺旋角，以15176。倒擋設(shè)計(jì)為直齒時(shí)，在這個(gè)擋位上工作時(shí)，中間軸上的軸向力不能抵消（但因?yàn)閾跷皇褂玫纳伲砸彩窃试S的），而此時(shí)第二軸上沒(méi)有軸向力作用，中間軸的受力如圖37所示。 （4）齒寬在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)齒寬受力的均勻程度等均有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小，工作噪聲大；但因輪齒受到的彎矩減小，輪齒的彎曲應(yīng)力也減少。因本設(shè)計(jì)是輕型載貨汽車中間軸一擋齒輪齒數(shù)選為14，螺旋角選為22176。 （341） （3） 輪齒的接觸應(yīng)力 式中：齒輪的接觸應(yīng)力（MPa）； F 齒面上的法向力（N），； 圓周力在（N）， 節(jié)點(diǎn)處的壓力角（25176。軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》的有關(guān)公式計(jì)算。在草圖設(shè)計(jì)時(shí)，由齒輪、換擋部件的工作位置和尺寸可初步確定軸的長(zhǎng)度。a=180 F230b=50AB圖311 一擋處的受力圖①軸的強(qiáng)度驗(yàn)算已知得： 水平面： (369) (370) (371)垂直面： (372) (373) (374)滿足要求。FAF 圖313 中間軸一擋位置的受力圖軸的強(qiáng)度校核：根據(jù)： 螺旋角30186。為使重物下降平穩(wěn)，制動(dòng)安全可靠，在回油路上設(shè)置平衡閥，平衡回路、保持壓力，使下降速度不受機(jī)身自重而變化，由節(jié)流閥調(diào)節(jié)流量，控制升降速度。其具體結(jié)構(gòu)形式如圖314所示。 液壓升降控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)(1)液壓升降控制機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇根據(jù)升降臺(tái)的工藝參數(shù)和他的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理來(lái)確定支架4的長(zhǎng)度和截面形狀。選取最佳組合值便可以滿足設(shè)計(jì)要求。圖319 x= 時(shí)受力圖比較上述三種情況下的載荷分布狀況，x去小值，則升到頂端時(shí)，兩相互絞合的支架間的間距越大，而此時(shí)升降臺(tái)的載荷為均布載荷，有材料力學(xué)理論可知，此時(shí)兩支架中點(diǎn)出所受到的彎曲應(yīng)力為最大，可能會(huì)發(fā)生彎曲破壞。沿寬度方向的6根10號(hào)熱軋槽剛的結(jié)構(gòu)參數(shù)為=,截面面積為：，理論重量為，抗彎截面系數(shù)為。升降臺(tái)升到最高位置時(shí)，分析過(guò)程如下：與前述相同：彎矩如下： FA段： () =925 AB段： () =　BC段： () 　　　　　　　　=CD段與AB段對(duì)稱，AF段和DE段對(duì)稱如圖323所示。未來(lái)電動(dòng)飛行器將成為主流，這就對(duì)操控裝置的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，碳化硅和氮化硅陶瓷等新型耐蝕性、耐磨性材料和電控多傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、離合器及變速器在電動(dòng)飛行器的應(yīng)用將是未來(lái)發(fā)展的方向。式中： W 抗彎截面系數(shù)沿長(zhǎng)度方向?yàn)?6號(hào)熱軋槽鋼。 Nl 載荷的作用長(zhǎng)度。分析上述x==,x=，可以選擇第二種情況，即x=，由此便可以確定其他相關(guān)參數(shù)如下：t=. l=, h=（1）上頂板結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度校核上頂板和載荷直接接觸，其結(jié)構(gòu)采用由若干根相互交叉垂直的熱軋槽剛通過(guò)焊接形式焊接而成，然后在槽鋼的四個(gè)側(cè)面和上頂面上鋪裝4000x2000x3mm的汽車板，其結(jié)構(gòu)形式大致如圖320所示。②=支架長(zhǎng)度為=2x/2==h/2=液壓缸的行程設(shè)為l,升降臺(tái)上下頂板合并時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系可得到：l+t= 升降臺(tái)完全升起時(shí)，有幾何關(guān)系可得到：=聯(lián)合上述方程求得： t= l=即液壓缸活塞桿與2 桿絞合點(diǎn)與2 。設(shè)()，則4支架的長(zhǎng)度可以確定為,即支架和地板垂直時(shí)的高度應(yīng)大于,這樣才能保證其最大升降高度達(dá)到，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中任意兩個(gè)位置的示意圖表示如圖316所示。下底架主要起支撐和載荷傳遞作用，它不僅承擔(dān)著整個(gè)液壓升降控制機(jī)構(gòu)的重量，而且能將作用力傳遞到地基上。是由平臺(tái)以及操縱它們用的設(shè)備、電纜和其它輔助設(shè)備構(gòu)成的一個(gè)整體。 F=2T30186。 螺旋角β=22186。第一軸： （352）式中，K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，K=～；發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩， 為保證設(shè)計(jì)的合理性，軸的強(qiáng)度與剛度應(yīng)有一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。第一軸常嚙合齒輪副，因距離支承點(diǎn)近，負(fù)荷又小，通常撓度不大，可以不計(jì)算。）； E 齒輪材料的彈性模量（MPa），查資料可??； B 齒輪接觸的實(shí)際寬度，20mm； ，主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（mm）；直齒輪： （342） （343）斜齒輪： （344） （345）其中，、 分別為主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（mm）。取中間軸倒擋齒輪 倒擋軸齒輪 （334）得 倒擋軸與中間軸的中心距 （335）第二軸與倒擋軸的中心距 （336） 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算（1）直齒輪彎曲應(yīng)力直齒輪彎曲應(yīng)力 （337）式中： 彎曲應(yīng)力（MPa）； 一擋齒輪10的圓周力（N）；其中為計(jì)算載荷（N在齒輪加工精度提高以后，短齒制齒輪不再被采用，包括我國(guó)在內(nèi)。但齒寬減少使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，齒輪的工作應(yīng)力增加。斜齒輪螺旋角選用范圍： 電動(dòng)飛行器變速器： 兩軸式為20176。為宜；從而提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度和增加重合度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材齒輪壓力角相關(guān)知識(shí)可知，本設(shè)計(jì)中壓力角選為，同步器的壓力角選為30176。等大些的壓力角。③齒輪參數(shù)模數(shù)的選取變速器齒輪模數(shù)范圍大致如下：微型、普通級(jí)轎車 ～ 中級(jí)轎車 ～ 中型貨車 ～ 重型貨車 ～本設(shè)計(jì)為：一擋 二擋 三擋 四擋 五擋 倒擋 （2）壓力角α 齒輪壓力角較小時(shí)，重合度較大并降低了輪齒剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和退出嚙合時(shí)的動(dòng)載荷，使傳動(dòng)平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時(shí)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。要使變速器操縱機(jī)構(gòu)可靠地工作，應(yīng)滿足下列要求： (l)設(shè)有自鎖裝置，防止變速器自動(dòng)換檔和自動(dòng)脫檔； (2)設(shè)有互鎖裝置，保證變速器不會(huì)同時(shí)換入兩個(gè)檔，否則會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，甚至?xí)p壞零件； (3)設(shè)有倒檔鎖，防止誤換倒檔。②摩擦片的內(nèi)、～，即③為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系過(guò)載，不同車型的值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，～＝。表35 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即GB145774）外徑D/mm160180200225250280300325350內(nèi)徑d/mm110125140150155165175190195厚度h/mm4=d/D1單位面積a/cm106132160221302402466546678摩擦片相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸可?。和鈴? 內(nèi)徑 厚度 內(nèi)徑與外徑比 單位面積（2）離合器后備系數(shù)的確定后備系數(shù)是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：①摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩；②防止離合器本身滑磨程度過(guò)大；③要求能夠防止傳動(dòng)系過(guò)載；通常轎車和輕型貨車。過(guò)高的溫度能使壓盤(pán)受壓變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)片受拉，當(dāng)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，傳動(dòng)片受壓。其中膜片彈簧的主要特點(diǎn)是用一個(gè)膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。顧名思義，離合器是“離”與“合”矛盾的統(tǒng)一體。圖36的基本結(jié)構(gòu)原理是，當(dāng)電動(dòng)飛行器受到巨大沖擊時(shí)，轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生軸向位移，使支架或某些支撐件發(fā)生塑性變形，從而吸收沖擊能量。由于所研究的是電動(dòng)飛行器，根據(jù)車型的特點(diǎn)和現(xiàn)況，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選擇無(wú)助力的機(jī)械式轉(zhuǎn)向器。如果萬(wàn)向節(jié)在扭轉(zhuǎn)方向沒(méi)有動(dòng)力靠零件的鉸鏈?zhǔn)竭B接傳遞，是剛性萬(wàn)向節(jié)，根據(jù)設(shè)計(jì)的幾何參數(shù)，本設(shè)計(jì)選擇剛性萬(wàn)向節(jié)。圓形斷面齒條的制造工藝比較簡(jiǎn)單。拉桿與齒條用螺栓固定連接。駕駛員并不能對(duì)這6個(gè)自由度全部實(shí)施單獨(dú)的或彼此完全獨(dú)立的控制。圖23 機(jī)身平面圖結(jié)合以上幾何參數(shù)，初步確定電動(dòng)飛行器的整體機(jī)架如圖24所示。（3）速度：≤300km/h ，不能太高也不能太低，以保證實(shí)用性。本文主要的研究?jī)?nèi)容主要是研究電動(dòng)飛行器的操控裝置的設(shè)計(jì)，主要包括飛行