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水路兩棲艇的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-展示頁

2025-07-03 21:51本頁面
  

【正文】 位置分動(dòng)器處于空檔位置。在同步器錐環(huán)與被接合齒輪錐盤逐漸接合過程中,兩接合齒輪轉(zhuǎn)速趨于一致,此時(shí)鎖銷與接合套鎖止面壓力消失,撥動(dòng)齒套無阻礙地推進(jìn),達(dá)到無沖擊嚙合。在錐環(huán)與錐盤接觸瞬間,鎖銷與接合套齒端斜面相接觸。這里選用的是鎖銷式慣性同步器。m —鍵與輪轂鍵槽的接觸高度,平鍵,此處為鍵的高度;單位:mm —鍵的工作長度,A型平鍵,為鍵的公稱長度,為鍵的寬度;單位:mm —軸的直徑,單位:mm —最小的材料的許用擠壓應(yīng)力,單位:MPa所以有, (524)所以強(qiáng)度足夠。聯(lián)軸器處的軸徑最小,對其進(jìn)行校核。mm —軸的抗彎截面系數(shù),單位:mm —扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí),所以 (522) MPa查文獻(xiàn)得:=213 MPa故,即安全。按第三強(qiáng)度理論有: = (521) 式中: — 軸的計(jì)算應(yīng)力,單位:MPa —軸所受彎矩,單位: N 繪制轉(zhuǎn)矩圖如圖54(h)。m (519) 總彎矩: N(2) 計(jì)算支承反力在水平面上 == =1376 N (516) =1376=501N (517)垂直面內(nèi)的支反力: == N == N水平面內(nèi)的支反力: = = N(3) 計(jì)算彎矩 垂直面內(nèi): (518) mm N 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算考慮到螺旋槳輸出軸的軸徑最小,故主要對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。 軸徑的初步計(jì)算 軸承的選擇根據(jù)初選的軸的直徑,再根據(jù)階梯軸的特性,安排各段軸的直徑大小,因?yàn)橛斜容^小的軸向力,因此選取角接觸軸軸承,輸入軸和螺旋槳輸出軸的軸承選取為7009C,后輪輸出軸兩端選取為7012C。 取齒輪壽命為8年,每年工作日按250天計(jì)算,每天工作時(shí)間,即該水陸兩棲快艇在陸上行駛時(shí)間按5小時(shí)計(jì),則: 大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù): 查得壽命系數(shù): 取安全系數(shù),得: (56) (57) 故取: 初算小齒輪1的分度圓直徑,得 確定傳動(dòng)尺寸 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 (513) 式中各參數(shù):(1)值同前;(2)齒寬;(3)齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)當(dāng)量齒數(shù): 查表得:(4)查表得重合度系數(shù)(5)查表得螺旋角系數(shù)(6)許用彎曲應(yīng)力,由式計(jì)算,查表得彎曲疲勞極限應(yīng)力:查表得壽命系數(shù),安全系數(shù) 故: 滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。因?yàn)橐粚X輪的齒數(shù)和以互為質(zhì)數(shù)為好,以防止齒輪磨損集中于某幾個(gè)齒上,而且為了保證最低車速不低于50km/h,故取,反算傳動(dòng)比得重合度軸面重合度:查表得重合度系數(shù);(8)查表得螺旋角系數(shù);(9)許用接觸應(yīng)力由式44計(jì)算: (54)查表得接觸疲勞極限應(yīng)力為:。 (53) 式中各參數(shù)為:(1)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩;(2)設(shè)計(jì)時(shí),因v值未知,不能確定,故可初選載荷系數(shù)。平均硬度為在之間,選用8級精度。按表51中變速器在不同檔時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩及對應(yīng)轉(zhuǎn)速計(jì)算。通過撥叉撥動(dòng)5向左移動(dòng)可接通驅(qū)動(dòng)橋,撥動(dòng)2向左移動(dòng)可接通螺旋槳,同時(shí)使5向左移動(dòng)則同時(shí)接通后橋和螺旋槳。軸4為另一個(gè)輸出軸,軸端有一錐齒輪與后橋上另一個(gè)錐齒相連,構(gòu)成主減速器。圖51分動(dòng)器原理圖在圖51中,軸1為輸入軸,與變速器輸出軸相連。通過換擋機(jī)構(gòu),改變分動(dòng)器的輸出軸,從而達(dá)到水陸轉(zhuǎn)換的功能,具體的設(shè)計(jì)如下面的敘述。最后進(jìn)行了防沉性的計(jì)算。在上一章確定的外形的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了總體質(zhì)量的計(jì)算,計(jì)算了重心的位置。反射水波的能量正是車輛阻力增加值的一部分。 波浪對阻力和快速性的影響(1)車輛在波浪中航行將產(chǎn)生縱搖,橫擺,和升降阻力,因此會引起阻力增加和航速降低。 所以螺旋槳可以得到的最大功率為 。 。 選用的發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為108kw。 約求得 。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。 根據(jù)巴甫米爾給出的近似公式得: (4—10)式中: —中橫剖面面積(中橫剖面,又稱中站面,是通過車體長的的中點(diǎn)所作的橫向垂直平面,將車體分為首尾兩部分);—去流段長度。 其中: (在河水中) (在海水中) 故車輛的濕水面積為 (4—8) 取 = 表4—2 15的水中,和的典型值 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,則取為在海水中的極限速度,則即為極大值。兩棲車輛的摩擦阻力被看作是總阻力中由直接靠近車輛表面或作用與車輛表面的粘性流體所形成的那一部分阻力,經(jīng)驗(yàn)表明,即: (4—6)式中: —車輛的濕水面積; —車輛航速; —摩擦阻力系數(shù)。 在海水中入水深度 :~。由于 (4—2)所以 (4—3)式中: —水陸兩棲快艇總質(zhì)量。 整理數(shù)值后如表所見。因此船體結(jié)構(gòu)決定采用玻璃鋼為材料。工藝性好??梢愿鶕?jù)產(chǎn)品的形狀、技術(shù)要求、用途及數(shù)量來靈活地選擇成型工藝。對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力。某些環(huán)氧FRP的拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)度均能達(dá)到400Mpa以上。 水陸兩棲快艇材料的選用—,只有碳鋼的1/4—1/5,可是拉伸強(qiáng)度卻接近,甚至超過碳素鋼,而比強(qiáng)度可以與高級合金鋼相比。 懸架系統(tǒng)的布置水陸兩棲快艇懸架系統(tǒng)除了承受垂直載荷,水平力,驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)力矩之外,還可以承受由于道路不平所以引起的沖擊載荷,并使水陸兩棲快艇在陸地上形式具有良好的乘坐舒適性。其中傳動(dòng)軸是十字萬向聯(lián)軸器。 駕駛位置的確定水陸兩棲快艇駕駛位置應(yīng)符合駕駛?cè)藛T在汽車行駛時(shí)習(xí)慣采用左置形式,考慮在海上形式是的安全性應(yīng)盡可能降低中心,故其位置安排在前橋之后,發(fā)動(dòng)機(jī)左側(cè)(詳見總體結(jié)構(gòu)布局圖)。(2) 發(fā)動(dòng)機(jī)的位置布置沿用了馬自達(dá)6的各種參數(shù),因此決定發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng),在設(shè)計(jì)的時(shí)候盡量將發(fā)動(dòng)機(jī)的重心安置在前橋的后端,以使整體重心盡量靠后分布。 燃料的經(jīng)濟(jì)性根據(jù)選定的發(fā)動(dòng)機(jī)型號,進(jìn)氣形式為自然吸氣,百公里耗油量約為5L。m/4000rpm,即在4000rpm的轉(zhuǎn)速條件下能達(dá)到最大的扭矩,燃油類型為汽油,燃油號為93號,供油方式是多點(diǎn)電噴。 水路兩棲快艇主要性能參數(shù)的確定 行駛動(dòng)力性參數(shù)的確定(1) 發(fā)動(dòng)機(jī)的選型初步?jīng)Q定沿用馬自達(dá)6的原配發(fā)動(dòng)機(jī)。(2) 水陸兩棲快艇的前后輪距沿用馬自達(dá)6的前后輪距,為1540mm。(3) 水路兩棲快艇軸荷分配 根據(jù)馬自達(dá)6,則滿載時(shí)前軸允許載質(zhì)量810kg,為保證后論上有足夠的附著力,后輪裝用單胎時(shí),空車后軸負(fù)荷應(yīng)大于40%,由于發(fā)動(dòng)機(jī)靠前,螺旋槳置后,中心位置基本位于兩軸中間位置,后軸負(fù)荷滿足要求。 水陸兩棲快艇技術(shù)參數(shù)確定 質(zhì)量參數(shù)的確定(1)水陸兩棲快艇整體質(zhì)量的估計(jì)由于采用馬自達(dá)6的整體結(jié)構(gòu),再加上螺旋槳的結(jié)構(gòu),初步估計(jì)空車時(shí)候的整天質(zhì)量為1882kg。各總成本身性能指標(biāo)影響其使用功能的好壞,但其使用功能的好壞更主要的取決于各總成之間結(jié)構(gòu)性能的協(xié)調(diào)。首先以solidworks為平臺設(shè)計(jì)了外形,然后在CAD圖中進(jìn)行了具體尺寸的標(biāo)注。 基于solidworks的三維圖具體的尺寸大小詳見CAD繪制的圖樣。 整體的成型根據(jù)上面的參數(shù),以及考慮外形的美觀程度,參考了跑車的外形,在跑車外形的基礎(chǔ)上進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷?。由于水線長度的增加,排水量的長度系數(shù)變小了,總的阻力也隨之變小了。實(shí)際上,船體并沒有這一部分的延伸,所以將延伸的這部分稱為增加了“虛長度”。方尾船型最主要的優(yōu)點(diǎn)是能降低高速行駛時(shí)快艇總體的阻力。根據(jù)上面的敘述,對所設(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?,F(xiàn)在國內(nèi)的水陸兩棲輪式車,大多數(shù)使用平底。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。一般認(rèn)為處于過渡狀態(tài)航行的艇,艇體采用高速圓舭型為宜。 導(dǎo)流角 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。車首的入流攻角對于破浪性的有很大的影響,破浪性越好,車首的堵水現(xiàn)象越小,能有效的減小阻力;導(dǎo)流角對于行駛過程中車頭的堵水情況有很大影響,車首堵水會增加首尾的壓力差,從而加大行駛的阻力。 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。第三章 外形的設(shè)計(jì) 外形的主要參數(shù)現(xiàn)在的兩棲交通工具都在追求高速化和便捷化,通過增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率提高總體的速度也使得總體的重量不斷增加,所能提供的功率和總體的重量呈現(xiàn)出飽和的趨勢,目前很難繼續(xù)通過改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)來提高行駛的速度,因此,對于外形的設(shè)計(jì)成為了比較有價(jià)值的研究點(diǎn)。 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。 方向控制沿用一般車輛的控制系統(tǒng),在前輪設(shè)置橫向轉(zhuǎn)向拉桿控制方向。 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)。下面對各布置方案進(jìn)行分析:(1)FR方案:結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠;(2)FF方案:將發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、主減速器等都裝置在汽車前面,結(jié)構(gòu)緊湊,操作簡單,但將使整體重心過于偏前,不符合快艇行駛的船舶動(dòng)力性要求;(3)RR方案:將發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器都置于驅(qū)動(dòng)橋之后,更容易做到總體質(zhì)量的前后分配,但是在此種情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻情況較差,發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器、離合器的操縱機(jī)構(gòu)都較復(fù)雜;(4)MR方案:發(fā)動(dòng)機(jī)置于汽車的中部,其優(yōu)缺點(diǎn)介于FF和RR之間;(5)4WD方案:越野能力強(qiáng),但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不便于控制,增大了總體質(zhì)量,不利于水上行駛。綜合以上因素,本設(shè)計(jì)中選用機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)。汽車傳動(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。 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)。 總體方案的選擇在陸地上行駛時(shí),和普通汽車一樣,在水中行駛時(shí),靠螺旋槳帶動(dòng),此時(shí)將車輪收起以減小阻力。 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。功用為:(1) 汽車在能滿足所需要的行駛速度的情況下能協(xié)調(diào)變速,滿足特殊地點(diǎn)所需要的速度和牽引力;(2) 汽車擁有較好的機(jī)動(dòng)性和燃料的經(jīng)濟(jì)性;(3) 汽車能實(shí)現(xiàn)倒車功能,以及轉(zhuǎn)彎時(shí)的差速功能;(4) 動(dòng)力傳遞能經(jīng)離合器控制可以結(jié)合以及分離。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。第2章 水陸兩棲快艇總體方案選擇 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述水陸兩棲快艇兼具汽車和快艇兩者的特點(diǎn),行動(dòng)便利,在設(shè)計(jì)時(shí)貫徹以車為主體,在此基礎(chǔ)上添加快艇結(jié)構(gòu)的理念。而且鍛煉了自身的自主創(chuàng)新能力,也加深了對機(jī)械知識的理解,鞏固了大學(xué)期間學(xué)習(xí)的知識。水陸兩棲觀光項(xiàng)目必定擁有巨大的發(fā)展空間和市場前景。自2009年, 在青島奧帆中心運(yùn)營以來,“冒險(xiǎn)鴨”水陸兩棲觀光項(xiàng)目
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