【正文】 （ 2） 總體設(shè)計(jì)：總體設(shè)計(jì)包括水陸兩棲快艇的內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成以及位置分布，計(jì)算了在水中的吃水深度，以及陸地上以及水中行駛時(shí)受到的阻力，并根據(jù)選取的發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)確定是否能夠滿足行駛要求，計(jì)算出了總體重心的位置，保證整體行駛的平穩(wěn)性。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 總 結(jié) 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)涵蓋的方面比較廣泛，不只是總結(jié)應(yīng)用了大學(xué)四年的所學(xué)所得，還在這個(gè)基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了其他方面的多種知識(shí)。與環(huán)境有關(guān)的一項(xiàng)特別有意義的發(fā)展是單工緊湊空域尾軸管密封。尾軸管軸承和密封比較特別，它比其它軸承要堅(jiān)固得多，因?yàn)樗仨毘惺茌^大的負(fù)載，還要承受 螺旋槳 引起的突然沖擊力（如在洶涌海浪中和突發(fā)事故時(shí)）。具體密封情況參照一般船體螺旋槳處的密封。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的大體樣式如圖 63所示。 圖 61 輪胎收發(fā)系統(tǒng) 圖中 1 12為上下三角懸架， 16為輪胎支撐架， 28為減震器， 35為液壓泵， 21可以直接連接輪胎的輪轂，通過液壓泵 35的作用起到收放輪胎的功能。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 第六章 輪胎收放系統(tǒng)、方向控制系統(tǒng)及密封 輪胎收放系統(tǒng) 概略 當(dāng)在水中行駛時(shí)，輪胎在下部露出部分對(duì)行駛的阻力比較大，影響行駛速度和流暢性，因此在設(shè)計(jì)基本 成型后進(jìn)行輪胎收放系統(tǒng)的大略的設(shè)計(jì)。 換檔操縱裝置 圖 55 遠(yuǎn)距離操縱的桿系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 因分動(dòng)器與駕駛座距離較遠(yuǎn)，不適合直接操縱，因此選用遠(yuǎn)距離操縱裝置，原理見圖 42 所示。換檔時(shí)，撥叉撥動(dòng)接合套，接合套通過定位銷推動(dòng)錐環(huán)與錐盤接觸。 ][2pp kldT ?? ?? （ 523） 式中： T — 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位： N mm T — 軸所受轉(zhuǎn)矩，單位： N m （ 520） （ 4） 繪制彎矩圖如圖 54（ d）、（ f）、 （ g）。 （ 1） 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖及具體尺寸見圖 54（ a）。 齒輪傳動(dòng)其它幾何尺寸計(jì)算 （ 1） 齒頂圓直徑： aa hdd 2?? 式中 ah 為齒頂高， mmmhh aa * ???? 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 得： mmhdd aa ??? mmhdd aa ??? （ 2） 齒根圓直徑： ff hdd 2?? 式中 fh 為齒根高， ? ? mmmchh af 3 7 ** ??? 得： mmhdd ff ??? mmhdd ff 4 5222 ??? 分動(dòng)器傳動(dòng)軸的計(jì)算 材料的選擇 選用 45 號(hào)鋼，選用正火回火，毛坯直徑小于 100mm，硬度（ HBW）為170~217。本題初選取 ?tk ； （ 3） 查表，取齒寬系數(shù) ?d? ； （ 4） 查表得彈性系 數(shù) aE mpz ? ； 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 （ 5） 初選螺旋角 ?12?? ，查表得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ?Hz ； （ 6） 齒數(shù)比 ?? aiu ； （ 7） 初選 231?z ，則 ???? uzz 。 已知條件： 小齒輪輸入轉(zhuǎn)矩： mNT ??1831 小齒輪轉(zhuǎn)速： min/40001 rn ? 傳動(dòng)比： ?ai 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(jí) 大、小齒輪均選用 45 號(hào)鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，大齒輪正火處理，查表得 齒 面 硬 度 217~162,255~217 21 ?? HBHB 。 5為接合套，圖示位置皆處于空檔狀態(tài)。 分動(dòng)器原理 通過分析比較，得分動(dòng)器原理圖如圖 51所示。還計(jì)算了水中以及陸地上行駛時(shí)受到的阻力，并根據(jù)選取的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率校驗(yàn)了可行性。反射水波的能 量正是車輛阻力增加值的一部分。 所以螺旋槳可以得到的最大功率為 kWP ***1 0 8 ?? 。 選用的發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為 108kw。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 從能量的觀 點(diǎn)來看，產(chǎn)生波浪必然消耗能量，而且只能由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力去克服興波阻力。 其中： ?? 3/cmg （在河水中） ?? 3/cmg （在海水中） 故車輛的濕水面積為 mA? （ 4— 8） 取 h = 表 4— 2 15 C0 的水中， rC 和 kC 的典型值 eR rC kC ? 310?? 310?? ? 310?? 310?? 610? 310?? 310?? 610? 310?? 310?? 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 考慮到入水深度的不同，且計(jì)算本身有估計(jì)的成分，故取 28mA? ， 則取 0v 為在海水中的極限速度，則 fR 即為極大值 。 在海水中入水深度 ： ～ 。 密封艙中無水時(shí)： 在河水中 ?? mh 2 1 ???? 在海水中 ?? mh 22 14 ???? 密封艙完全打開時(shí)： 239。 總體布置的計(jì)算 軸荷計(jì)算以及重心位置的計(jì)算 這種計(jì)算主要是針對(duì)水路兩棲快艇在陸地上行駛時(shí)的需要 .據(jù)力矩平衡原理，按下列公式計(jì)算各軸的負(fù)荷和水陸兩棲快艇的質(zhì)心位置 （ 4— 1） 式中： ?321 , ggg — 各總成質(zhì)量， kg； ?321 , lll — 成質(zhì)心到前軸的距離， m； G — 總質(zhì)量， kg； L — 重心距前軸長(zhǎng)度 ， m； h — 重心距前軸 高度， m。 可以充分選擇材料來滿足產(chǎn)品的性能，如：可以設(shè)計(jì)出耐腐的，耐瞬時(shí)高溫的、產(chǎn)品某方向上有特別高強(qiáng)度的、介電性好的，等等。 耐腐蝕性好。 懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 也是任務(wù)之一，此處的詳細(xì)情況請(qǐng)見論文后面的介紹。 傳動(dòng)系的布置 發(fā)動(dòng)機(jī)， 離合器，變速器連成一體安裝在 前橋梁架 上，為保證乘坐人員的位置， 各部件安放 在水陸兩棲快艇中線 位置 ，通過傳動(dòng)軸將離合器，分動(dòng)器，傳動(dòng)橋，螺旋槳相連。 水陸兩棲快艇主要部件的選擇和布置 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇和布置 （ 1） 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)在 上面選定了型號(hào)。經(jīng)查閱相關(guān)資料了解到，這種發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 為 108kW，最高轉(zhuǎn)速為 6500rpm，最大扭矩為 183N 水路兩棲快艇主要尺寸的確定 （ 1） 水陸兩棲快艇的軸距 沿用馬自達(dá) 6 的軸距，軸距為 2675mm。因此水陸兩棲快艇的總體設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中是重要的任務(wù)之一。 本章小結(jié) 本章主要根據(jù)一般船舶外形的各方面尺寸以及外形特性，并根據(jù)選取的模板及一般跑車的外形進(jìn)行了外形的設(shè)計(jì)。有人做過試驗(yàn)，證明了采用方尾的結(jié)構(gòu)能是阻力下降 10~15％。當(dāng)快艇高速行駛的時(shí)候，方尾的下端液面會(huì)低于船舷兩側(cè)的水面，水 流在船尾的后部形成一個(gè)凹槽，就像整個(gè)快艇整體的延伸，如圖 a）所示。平底可以增加高速滑行車輛的滑行面積，但是不適用于排水型以及過渡型的車輛。 過渡型快艇以圓舭型剖面居多，因而很多場(chǎng)合常常稱過渡型快艇為圓舭艇。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 車首的總體外觀構(gòu)型比較經(jīng)典的有下面幾種，如圖 所示。 水陸兩棲快艇的外形，直接和水接觸，是行駛過程中阻力的產(chǎn)生部位，合理的外形能有效的減小阻力的產(chǎn)生，在總體的建模過程中，使用solidworks 進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過分層設(shè)計(jì)，以 及對(duì)于首部、中部以及尾部的參數(shù)要求，模擬出了一個(gè)以跑車外形為理念加入船體外形概念的總體外形。在水中的方向控制主要靠舵的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，具體情況本文不做論述。 根據(jù)這些資料，考慮選取的汽車模板，選取發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的方案，在模板的基礎(chǔ)上進(jìn)行整體的改進(jìn)，盡量將重心后移，滿足整體的傳動(dòng)要求。其中機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)工作可靠、應(yīng)用最為廣泛；液力 機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、造價(jià)較高、機(jī)械效率較低；靜液式傳動(dòng)系統(tǒng)存在著機(jī)械效率低、造價(jià)高、使用壽命和可靠性都不夠理想等缺點(diǎn)；電力式傳動(dòng)系統(tǒng)使汽車的總體布置簡(jiǎn)化、使用壽命延長(zhǎng)，但也有質(zhì)量大、效率低、消耗較多的有色金屬等缺點(diǎn)。為了保證在水中行駛的穩(wěn)定性以及安全性，盡量保證整體的重心偏后，還要在其中加入密封艙。 為了完成上述要求，傳動(dòng)系要由發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱、主減速器、差速器等構(gòu)成。 汽車傳動(dòng)系統(tǒng)概述 所謂汽車傳動(dòng)系統(tǒng)，就是動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)傳出，到達(dá)驅(qū)動(dòng)輪所在的軸之間的傳動(dòng)系。 課題確立的意義 通過本課題的確立和設(shè)計(jì)，為這種新型交通工具的發(fā)展提供了新的設(shè)計(jì)思路，為以后的設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)以及優(yōu)化提供參考。青島盛世飛洋海上旅游有限公司自澳大利亞引入中國(guó)青島的“冒險(xiǎn)鴨“水陸兩棲觀光項(xiàng)目，在澳大利亞已經(jīng)有歷經(jīng) 10 多年的成熟運(yùn)營(yíng)體系。 在自澳大利亞引進(jìn)的第一代“冒險(xiǎn)鴨”兩棲船的基礎(chǔ)上，第二代“冒險(xiǎn)鴨”水陸兩棲船增加了平衡浮翼，使船體在海航是更加平穩(wěn)；改進(jìn)了進(jìn)出風(fēng)道，使船舶散熱更加順暢；采用了更加先進(jìn)的動(dòng)力切換系統(tǒng)，使水陸轉(zhuǎn)換更加便捷；安裝了 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)和船內(nèi)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，使船舶的管理更加方便清晰。 尤其如今的旅游業(yè)空前發(fā)展，各種景點(diǎn)水陸景點(diǎn)的變化甚多，多次的換乘必然造成麻煩以及經(jīng)濟(jì)上的不劃算，水陸兩棲快艇的出現(xiàn)很好的解決的這類問題，為出行旅游觀光提供了便利。最后，對(duì)密封進(jìn)行了大略的論述。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算出水中以及陸地上的形式阻力，并根據(jù)阻力選取了適當(dāng)?shù)穆菪龢?。本設(shè)計(jì)中，采用以車為主，附加船體功能的原理。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 水陸兩棲快艇，是一種既能在路上行駛，也能在水里行動(dòng)的兩棲交通工具。選用馬自達(dá) 6 為設(shè)計(jì)模板進(jìn)行設(shè)計(jì)與改造。然后設(shè)計(jì)了內(nèi)部主要部件的位置，并計(jì)算了整體的重心位置。達(dá)到了任務(wù)所要求的水陸兩用的功能以及保證了在陸地上和水中的速度。 2021 年，青島盛世飛洋海上旅游有限公司（中國(guó)盛世投資有限公司全資子公司），順應(yīng)時(shí)代潮流，將澳大利亞“冒險(xiǎn)鴨”水陸兩棲船獨(dú)家引入中國(guó)、引入青島魅力海岸，并應(yīng)用于開展水陸兩 棲觀光旅游，填補(bǔ)了中國(guó)旅游市場(chǎng)的空白，為中國(guó)旅游市場(chǎng)開辟了新思路。 第三代“冒險(xiǎn)鴨”水陸兩棲船： 第三代“冒險(xiǎn)鴨”水陸兩棲船為全鋼車身，發(fā)動(dòng)機(jī)為 美國(guó)康明斯高級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)，采用四輪驅(qū)動(dòng)方式，總質(zhì)量為 18 噸，可乘坐 27 位乘客，滿載吃水為 米，陸地最高時(shí)速為 80km/h，海上最高航速為 5kn/h。 自 2021 年， 在青島奧帆中心運(yùn)營(yíng)以來，“冒險(xiǎn)鴨”水陸兩棲觀光項(xiàng)目以其新奇獨(dú)特的海陸觀光方式、先進(jìn)的產(chǎn)品理念、成熟的運(yùn)營(yíng)模式吸引了眾多國(guó)內(nèi)外游客前來體驗(yàn)，并贏得了社會(huì)各界的認(rèn)可和好評(píng)。 而且鍛煉了自身的自主創(chuàng)新能力，也加深了對(duì)機(jī)械知識(shí)的理解，鞏固了大學(xué)期間學(xué)習(xí)的知識(shí)。汽車 的傳動(dòng)系統(tǒng)分為機(jī)械傳動(dòng)、液力 機(jī)械傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和電傳動(dòng)等類型 。 快艇傳動(dòng)系統(tǒng)概述 水陸兩棲快艇除了具備上述要求的功能外，還要具備水上行駛能力，在上述基礎(chǔ)上，還應(yīng)該具備的功能為： （ 1） 陸地上行駛的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)將動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)輪所在的軸； （ 2） 在水中行駛的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)將動(dòng)力傳遞給螺旋槳； （ 3） 入水以及 登陸的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)輪以及螺旋槳同時(shí)工作。 傳動(dòng)方式的選擇 依據(jù)“以車為主，車船結(jié)合”的理念，先進(jìn)行陸上行駛的傳動(dòng)方案的大 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 體設(shè)計(jì)，再根據(jù)水中行駛的要求進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。綜合以上因素，本設(shè)計(jì)中選用機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)。 最終總體布置方案 根據(jù)馬自達(dá) 6 的整體尺寸，總體使用機(jī)械傳動(dòng)方案，采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的方案，在能滿足各方面要求的情況下進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)。 密封 根據(jù)一般船舶螺旋槳處的密封方法，應(yīng)用到輪胎和車體以及收放懸架系統(tǒng)和車體之間的密封。 車輛首部形狀設(shè)計(jì) 圖 主要船首形狀 經(jīng)過研究表明，水陸兩棲快艇在水中的行駛阻力主要來源于黏壓阻力，它的大小 和船體首部的形狀有著直接關(guān)系。 圖 導(dǎo)流角 圖 入流角 中間截面輪廓設(shè)計(jì) 水陸兩棲快艇的中間輪廓的設(shè)計(jì)可以參考滑行艇的形狀。就一般來說，這種類型的快艇的前部不但呈凸形有比較大的底部斜升角，而向尾部方向凸形變小，斜升角變小，可以趨向于零度。根據(jù)上面的敘述，對(duì)所設(shè)計(jì)的處于過渡階段的水陸兩棲快艇的外形，選用高速斜底圓舭型底面結(jié)合車輛實(shí)際側(cè)面形狀得到中間輪廓。實(shí)際上，船