【正文】 在水陸兩棲快艇 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 的末位置，即符合船舶動(dòng)力學(xué)的要求。 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(jiàn)論文后面的介紹。因此，在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重的制品應(yīng)用中，都具有卓越成效。 耐腐蝕性好。 可設(shè)計(jì)性好。 可以充分選擇材料來(lái)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。 工藝簡(jiǎn)單，可以一次成型，經(jīng)濟(jì)效果突出，尤其對(duì)形 狀復(fù)雜、不易成型的數(shù)量少的產(chǎn)品，更突出它的工藝優(yōu)越性。 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。 表 4— 1 主要部件的重量 已知 G=2142kg，算得： L= H= 船體入水深度的計(jì)算 船體在水平面投影面積： S= 2m 名稱 表示符號(hào) 重量（ kg） 符號(hào) 數(shù)值 符號(hào) 數(shù)值 發(fā)動(dòng)機(jī) 1g 405 1l 1h 變速器 2g 2l 2h 螺旋槳系統(tǒng) 3g 100 3l 3h 前橋系統(tǒng) 4g 100 4l 0 4h 0 后橋系統(tǒng) 5g 150 5l 5h 0 梁架 6g 350 6l 6h 殼體 7g 150 7l 7h 離 合器 8g 100 8l 8h 整裝 油箱 9g 150 9l 9h 其它 10g 305 10l 10h 前排乘客 11g 130 11l 11h 后排乘客 12g 130 12l 12h 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 當(dāng)入水深 600mm 時(shí)，可粗取修正系數(shù) k=，與 h成正比。 密封艙中無(wú)水時(shí)： 在河水中 ?? mh 2 1 ???? 在海水中 ?? mh 22 14 ???? 密封艙完全打開(kāi)時(shí)： 239。 )( mS hSShGK ? ?????? ?? （ 4— 4） 則 ?? 39。 在海水中入水深度 ： ～ 。兩棲車(chē)輛的摩擦阻力被看作是總阻力中由直接靠近車(chē)輛表面或作用與車(chē)輛表面的粘性流體所形成的那一部分阻力，經(jīng)驗(yàn)表明， 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 這種表面摩擦力一般同濕水面積和速度的 次方成正比例，即： ? （ 4— 6） 式中： A — 車(chē)輛的濕水面積； 0v — 車(chē)輛航速； f — 摩擦阻力系數(shù)。 其中： ?? 3/cmg （在河水中） ?? 3/cmg （在海水中） 故車(chē)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 。 根據(jù)巴甫米爾給出的近似公式得： rMMpv LAAAC 2/? （ 4— 10） 式中： MA — 中橫剖面面積（中橫剖面，又稱中站面，是通過(guò)車(chē)體長(zhǎng)的的中點(diǎn)所作的橫向垂直平面，將車(chē)體分為首尾兩部分）； rL — 去流段長(zhǎng)度。 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(lái)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。 約求得 NRw ? 。 選用的發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為 108kw。 變速器效 率約為 。 所以螺旋槳可以得到的最大功率為 kWP ***1 0 8 ?? 。 波浪對(duì)阻力和快速性的影響 （ 1） 車(chē)輛在波浪中航行將產(chǎn)生縱搖，橫擺，和升降阻力，因此會(huì)引起阻力增加和航速降低。反射水波的能 量正是車(chē)輛阻力增加值的一部分?！諝庾枇?；—滾動(dòng)阻力；—iwfFFF 路上行駛阻力的計(jì)算 抗沉性計(jì)算 本章小結(jié) 本章主要敘述了總體方案的具體選擇。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。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第五章 分動(dòng)器的設(shè)計(jì) 分動(dòng)器的原理和初步設(shè)計(jì) 分動(dòng)器 是水陸兩棲快艇水陸轉(zhuǎn)換的重要轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，起到水陸轉(zhuǎn)換的作用。 分動(dòng)器原理 通過(guò)分析比較，得分動(dòng)器原理圖如圖 51所示。軸 3 為輸出軸，通過(guò)一系列傳動(dòng)裝置與螺旋槳相連。 5為接合套，圖示位置皆處于空檔狀態(tài)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 初步計(jì)算 分動(dòng)器齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 分動(dòng)器內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)速較高，為減小沖擊和噪音，提高壽命，該齒輪副選擇斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 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 。 初步計(jì)算傳動(dòng)主要尺寸 因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞 強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。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 。 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： haLnN 11 60? （ 55） 式中： 1n — 小齒輪轉(zhuǎn)速 4000r/min； a— 齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù)， a=； hL — 齒輪的工作壽命， h。 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。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 51 輸入軸部分 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 52 螺旋槳輸出軸部分 圖 53 后輪輸出軸部分 各個(gè)軸的具體尺寸詳細(xì)見(jiàn)圖紙。 （ 1） 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖及具體尺寸見(jiàn)圖 54（ a）。 m 水平面內(nèi)： HM ? HR1 1l ? ?96? 310? ? m （ 520） （ 4） 繪制彎矩圖如圖 54（ d）、（ f）、 （ g）。 （ 5） 校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩、轉(zhuǎn)矩圖對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行強(qiáng)度分析。 mm T — 軸所受轉(zhuǎn)矩，單位： N 圖 54 軸的載荷分析圖 （ 6） 校核鍵連接的強(qiáng)度 所有的鍵都選為 GB/T 1096— 79 10? 35。 ][2pp kldT ?? ?? （ 523） 式中： T — 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位： N 分動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作說(shuō)明 換檔機(jī)構(gòu) 為了避免沖擊、減小噪聲，在換檔過(guò)程中需用到同步器，它可以從結(jié)構(gòu)上保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸。換檔時(shí)，撥叉撥動(dòng)接合套，接合套通過(guò)定位銷(xiāo)推動(dòng)錐環(huán)與錐盤(pán)接觸。在換檔過(guò)程中，兩接合齒輪轉(zhuǎn)速未一致前，鎖止面阻礙接合套前移，接合套不能與花鍵齒圈接合，反映在換檔時(shí)感到費(fèi)力。 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(jiàn)圖 42 所示。當(dāng)向后拉動(dòng)控制桿 1 時(shí) ，通過(guò)桿系 1帶動(dòng)分動(dòng)器內(nèi)后橋撥叉移動(dòng)，從而接合分動(dòng)器后橋輸出軸，使動(dòng)力傳動(dòng)后橋；同理，當(dāng)向后拉動(dòng)控制桿 2 時(shí)，通過(guò)桿系 2 帶動(dòng)分動(dòng)器內(nèi)螺旋漿撥叉移動(dòng)，從而接合分動(dòng)器螺旋槳輸出軸，使動(dòng)力傳向螺旋槳。 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)。本文的懸架系統(tǒng)參考了專(zhuān)利 US 2021/0148340 建立的，在原來(lái)懸架的基礎(chǔ)上加入了收放機(jī)構(gòu)。 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(guò)液壓泵 35的作用起到收放輪胎的功能。具體的樣式如圖 62， 63所示。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的大體樣式如圖 63所示。圖中為其中一半的結(jié)構(gòu)，另一半結(jié)構(gòu)大略相似，在此不再贅述。具體密封情況參照一般船體螺旋槳處的密封。 大體方案 一般船舶螺旋槳和船體之間的密封多數(shù)采用數(shù)個(gè)軸頸軸承代替普通的滑動(dòng)軸承或者滾珠軸承。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)）。在大多數(shù)船上用單工結(jié)構(gòu)，尾部 軸封 保護(hù)尾軸管不進(jìn)海水。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。 除了螺旋槳外其他部分的密封可以參考螺旋槳的密封情況進(jìn)行，在此就不再過(guò)多敘述。 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)。總之，這次的設(shè)計(jì)讓我從中成長(zhǎng)，為以后更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)工作打下了基礎(chǔ)。 （ 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