【正文】 未來電動(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)用將是未來發(fā)展的方向。對(duì)于電動(dòng)飛行器操控裝置機(jī)構(gòu)來說，主要是對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、離合器及變速器的齒輪及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及正確的校核，需要計(jì)算的地方很多，所以要注意每項(xiàng)結(jié)果的準(zhǔn)確性。本論文通過電動(dòng)飛行器操控裝置方案的確定，分析轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、離合變速器零部件結(jié)構(gòu)。式中： W 抗彎截面系數(shù)沿長(zhǎng)度方向?yàn)?6號(hào)熱軋槽鋼。升降臺(tái)升到最高位置時(shí)，分析過程如下：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。圖322 彎矩圖由彎矩圖可知該過程中的最大彎矩為 ：根據(jù)彎曲強(qiáng)度理論： 即梁的最大彎曲應(yīng)力應(yīng)小于其許用彎曲應(yīng)力。其受力簡(jiǎn)圖為：圖321 升降狀態(tài)受力簡(jiǎn)圖該升降臺(tái)有8個(gè)支架，共有8個(gè)支點(diǎn)，假設(shè)每個(gè)支點(diǎn)所受力為N，則平很方程可列為： 即 將N帶入上式中：根據(jù)受力圖，其彎矩圖如圖322所示。 Nl 載荷的作用長(zhǎng)度。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?；鄣木唧w尺寸根據(jù)上下支架的具體尺寸和結(jié)構(gòu)而定。在最外緣延長(zhǎng)度方向加工出安裝上下支架的滑槽。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。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。圖317 x=⑤x= ,受力圖如圖318所示?，F(xiàn)在對(duì)上述情況分別進(jìn)行受力分析。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 。選取最佳組合值便可以滿足設(shè)計(jì)要求。在該設(shè)計(jì)中，可以選擇幾個(gè)特殊值：=, =, =，分別根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算出h和t。(2)液壓升降控制機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定下面根據(jù)幾何關(guān)系求解上述最佳組合值：初步分析：值范圍為 取值偏小，則上頂板點(diǎn)承力過大，還會(huì)使支架的長(zhǎng)度過長(zhǎng)，造成受力情況不均勻。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)過程中任意兩個(gè)位置的示意圖表示如圖316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)理來確定支架4的長(zhǎng)度和截面形狀。根據(jù)以上分析，液壓升降控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程可以敘述如下：支架3為液壓升降控制機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)中的固定支架，他們與底板的鉸接點(diǎn)做不完整的圓周運(yùn)動(dòng)，支架4為活動(dòng)支架，他們?cè)谝簤焊椎淖饔孟掠勺畛醯膸缀跛綘顟B(tài)逐漸向后來的傾斜位置運(yùn)動(dòng)，在通過支架之間的絞合點(diǎn)帶動(dòng)3也不斷向傾斜位置運(yùn)動(dòng)，以使液壓升降控制機(jī)構(gòu)升降。（2）液壓升降控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理液壓升降控制機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理如圖315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。其具體結(jié)構(gòu)形式如圖314所示。機(jī)械機(jī)構(gòu)主要起傳遞和支撐作用，液壓系統(tǒng)主要提供動(dòng)力，他們兩者共同作用實(shí)現(xiàn)液壓升降控制機(jī)構(gòu)的功能。 按照液壓升降控制機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的不同分：剪叉式液壓升降控制機(jī)構(gòu)（固定剪叉式液壓升降控制機(jī)構(gòu)、移動(dòng)式液壓升降控制機(jī)構(gòu)）、套缸式液壓升降控制機(jī)構(gòu)、鋁合金（立柱）式液壓升降控制機(jī)構(gòu)、曲臂式液壓升降控制機(jī)構(gòu)（折臂式的更新?lián)Q代）、油缸直頂式升降裝置、導(dǎo)軌鏈條式液壓升降控制機(jī)構(gòu)（電梯、貨梯）、鋼索式液壓提升裝置。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。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。液缸的活塞向下運(yùn)動(dòng)（即電動(dòng)飛行器下降）。= (391) (392)滿足一檔處軸的強(qiáng)度要求，因此根據(jù)上述計(jì)算可知中間軸的強(qiáng)度滿足要求。 F=2T30186。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。=0 (382) 30186。中間軸的校核：（1）倒擋處，如圖312所示。 螺旋角β=22186。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。 第二軸校核（1）倒擋處： （357） （358） （359） ①軸的剛度驗(yàn)算因?yàn)? d=50mm 軸向力： （360） （361）徑向力： （362） （363）轉(zhuǎn)角： (364)軸的全撓度： (365)②軸的強(qiáng)度驗(yàn)算求：支承力, 根據(jù)力矩的平衡得：水平面： m 垂直面： (366) (367) (368)滿足要求。 第一軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：第二軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： 一擋： 二擋： 三擋： 四檔： 五擋： 倒擋： 中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 [11]變速器齒輪在軸上的位置如圖311所示時(shí)，若軸在垂直面內(nèi)的撓度為，在水平面內(nèi)撓度為和轉(zhuǎn)角，可分別用下式計(jì)算： （353） （354） （355）式中,E為彈性模量（Mpa），E=；I為慣性矩（mm）；對(duì)于實(shí)心軸， d為軸的直徑（mm）,花鍵處按平均直徑計(jì)算；a、b為齒輪上的作用力距支座的距離（mm）；F為支座間的距離（mm）。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。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。如圖310所示。本設(shè)計(jì)采用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動(dòng)方案。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。軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》的有關(guān)公式計(jì)算。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實(shí)現(xiàn)。表38 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力齒輪 滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一擋和倒擋 1900～2000 950～1000常嚙合齒輪和高擋 1300～1400650～700（4）齒輪接觸應(yīng)力因?yàn)槌Ш淆X輪的接觸應(yīng)力是最大的，若常嚙合齒輪滿足需用接觸應(yīng)力的話，其他檔齒輪接觸應(yīng)力均滿足：所以四檔齒輪接觸應(yīng)力為： （346） （347） （348） （349） （350）根據(jù)計(jì)算得出的接觸應(yīng)力在變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力范圍內(nèi)，因此滿足要求。）； 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）。 （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。一擋：(主動(dòng)齒輪)依據(jù)計(jì)算最低擋齒輪的彎曲應(yīng)力，符合要求。因?yàn)辇X輪節(jié)圓直徑d=mz，式中z為齒數(shù)，所以將上述有關(guān)參數(shù)帶入式（337）后得 （338）倒擋軸齒輪彎曲應(yīng)力（從動(dòng)齒輪）圖39 齒形系數(shù)（2）斜齒輪彎曲應(yīng)力 （339）式中，圓周力（N）, =2/d；為計(jì)算載荷（）；d為節(jié)圓直徑（mm），d=（z）/cos，為法向模數(shù)；為斜齒輪螺旋角；為應(yīng)力集中系數(shù)，=；b為齒面寬（mm）；t為法向齒距（mm），t=；y為齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖39中查得；為重合度影響系數(shù)，=。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。圖38 變速器簡(jiǎn)圖①確定一擋的齒數(shù)一擋傳動(dòng)比： (315) 中間軸上小齒輪的最小齒數(shù)，還受中間軸軸徑尺寸的影響，即受剛度的限制。 變速器主要零件的設(shè)計(jì)及校核(1)各擋齒輪齒數(shù)的分配在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器擋數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來分配各擋齒輪的齒數(shù)。在齒輪加工精度提高以后，短齒制齒輪不再被采用，包括我國在內(nèi)。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。第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)Kc可取大些，使接觸線長(zhǎng)度增加、接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。通常根據(jù)齒輪模數(shù)m的大小來選定齒寬b：直齒：b=Kcm，Kc為齒寬系數(shù)，～ 斜齒：b=Kcmn，～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。 （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。 貨車變速器：16176。 中間軸式為22176。斜齒輪螺旋角