電動(dòng)飛行器系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、-目 錄摘 要1ABSTRACT2第1章 緒論31.1 選題依據(jù)及研究意義31.2 問(wèn)題提出與初步解決31.2.1 問(wèn)題的提出31.2.2 初步解決41.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀41.4 技術(shù)支撐51.5 應(yīng)用前景5第2章 電動(dòng)飛行器的初步設(shè)計(jì)72.1 電動(dòng)飛行器的總體設(shè)想72.1.1 電動(dòng)飛行器的整體設(shè)計(jì)72.1.2 電動(dòng)飛行器整體架構(gòu)設(shè)計(jì)72.1.3 電動(dòng)飛行器動(dòng)力平衡設(shè)計(jì)82.1.4 電動(dòng)飛行器螺旋槳的設(shè)計(jì)82.1.5 電動(dòng)飛行器底盤(pán)設(shè)計(jì)92.1.6 電動(dòng)飛行器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)92.1.7 電動(dòng)飛行器逃生機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)92.1.8 電動(dòng)飛行器操控裝置的設(shè)計(jì)102.2 初步參數(shù)電動(dòng)飛行器的初步參數(shù)11

2、2.2.1 機(jī)身主要幾何參數(shù)的確定11第3章 電動(dòng)飛行器操控裝置的設(shè)計(jì)133.1 電動(dòng)飛行器轉(zhuǎn)向機(jī)及轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的概述133.1.1 電動(dòng)飛行器轉(zhuǎn)向機(jī)的選擇133.1.2 電動(dòng)飛行器轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的組成153.2 轉(zhuǎn)向機(jī)及轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算163.2.1 初定轉(zhuǎn)向機(jī)尺寸163.2.2 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的計(jì)算173.2.3 轉(zhuǎn)向齒輪的強(qiáng)度校核173.3 電動(dòng)飛行器離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算193.3.1 離合器操縱機(jī)構(gòu)的概述193.3.2 離合器操縱機(jī)構(gòu)的選擇193.3.3 離合器基本機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定213.4 電動(dòng)飛行器變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)263.4.1 變速器操縱機(jī)構(gòu)的概述263.4.2 變速

3、器操縱機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的選擇273.4.3 變速器主要零件的設(shè)計(jì)及校核303.4.4 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算333.4.5 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算363.5電動(dòng)飛行器液壓升降控制機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算423.5.1液壓升降控制機(jī)構(gòu)的概述433.5.2液壓升降控制機(jī)構(gòu)的選擇433.5.3 液壓升降控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)453.5.4液壓升降控制機(jī)構(gòu)支架和下底板結(jié)構(gòu)的確定48第4章 結(jié)論53參考文獻(xiàn)54致 謝55摘 要隨著城市里環(huán)境建設(shè)和規(guī)模的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量和生活水平都在不斷的提高。城市里的交通壓力和環(huán)境污染日漸嚴(yán)重，人們的出行選擇也因眾多因素趨于多元化，綠色的出行方式在眾多出行方式之中順應(yīng)時(shí)代而發(fā)展，這種理念

4、不僅包含對(duì)環(huán)境保護(hù)的理念，還包括一種健康的生活態(tài)度，以及擁有一段通暢的出行過(guò)程。而將飛機(jī)和電動(dòng)汽車(chē)融為一體的電動(dòng)飛行器一定有著廣闊的前景，基于此背景，結(jié)合電動(dòng)汽車(chē)及飛機(jī)對(duì)電動(dòng)飛行器進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)分析。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)電動(dòng)飛行器的操控裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)和材料力學(xué)性能，設(shè)計(jì)空氣阻力較小和輕便的機(jī)身，同時(shí)運(yùn)用直升機(jī)原理、電動(dòng)汽車(chē)?yán)碚摷靶履茉聪嚓P(guān)知識(shí)，最終設(shè)計(jì)出可雙人乘坐的電動(dòng)飛行器。 關(guān)鍵詞：電動(dòng)飛行器；操控裝置；直升機(jī)原理；新能源ABSTRACTWith the protruding of urban traffic problems and the developm

5、ent of science and technology, new means of transport will gradually appear, and integrate aircraft and the electric car electric vehicle must have a broad prospect, based on this background, our designer and guidance teacher to lovers electric vehicle are analyzed in the preliminary design. Accordi

6、ng to the specification, I for electric vehicle is the main task of the control device design, combination of air dynamics and mechanics of materials performance, air resistance is small and lightweight body design, at the same time by using the principle of the helicopter, car theory and knowledge

7、of the new energy, finally can double in electric vehicle design.Key words：Electric vehicle；device design；Principle of the helicopter； The new energy第1章 緒論電動(dòng)飛行器的設(shè)想是應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展而提出的。1.1 選題依據(jù)及研究意義隨著“十二五規(guī)劃”的部署，國(guó)家更加堅(jiān)定了發(fā)展經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略決策。中國(guó)目前已發(fā)展為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，國(guó)際地位日益提高，成為引領(lǐng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的火車(chē)頭，國(guó)家經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步穩(wěn)定發(fā)展，人民的生活也會(huì)越來(lái)越好，經(jīng)濟(jì)收入也會(huì)越來(lái)越高，走出戶(hù)外

8、，追求健康生活的欲望也越來(lái)越高，近些年來(lái)的旅游發(fā)展就是最好的體現(xiàn)；國(guó)家實(shí)行的大小節(jié)假日，實(shí)際上就是在積極鼓勵(lì)旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，旅游行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為拉動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)內(nèi)需發(fā)展的一個(gè)主要產(chǎn)業(yè)。國(guó)家旅游產(chǎn)業(yè)的興旺發(fā)展，不僅吸引了大量國(guó)內(nèi)游客，而且也帶動(dòng)了國(guó)外游客的中國(guó)旅游，各大名勝高峰期游客大量擁擠。導(dǎo)致事故增加，嚴(yán)重影響游客心情；為此國(guó)家近年來(lái)積極發(fā)展近郊旅游，以旅游發(fā)展促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。此外國(guó)家實(shí)行建設(shè)新農(nóng)村的決策，特別是由城市帶動(dòng)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展，家庭轎車(chē)的大量增加，雖然國(guó)家道路交通也在大力發(fā)展，但是人就滿(mǎn)足不了日益嚴(yán)重的交通擁擠與堵塞問(wèn)題，而且有愈來(lái)愈嚴(yán)重的趨勢(shì)，高峰期特別是大小節(jié)假日的擁擠與堵塞，就

9、是最好的表現(xiàn)。1.2 問(wèn)題提出與初步解決近郊旅游以及短距離一日工作圈的現(xiàn)實(shí)狀況，采用的主要交通工具就是小轎車(chē)，然而隨著社會(huì)的發(fā)展，當(dāng)前使用的轎車(chē)凸顯出很多問(wèn)題。1.2.1 問(wèn)題的提出隨著燃油汽車(chē)的迅速發(fā)展及大量普及，它在給人類(lèi)帶來(lái)便捷舒適的同時(shí)，也帶來(lái)了兩大問(wèn)題：環(huán)境的污染和能源的消耗。有資料表明，當(dāng)今世界的汽車(chē)每天向大氣排放約2億噸有害氣體，占大氣污染總量的60%以上，汽車(chē)排放污染已成為當(dāng)今大氣最大的污染源，在這些汽車(chē)廢氣當(dāng)中有存在著大量對(duì)人體有害的物質(zhì)。這些有害物質(zhì)不斷造成人們的呼吸道疾病以及生理機(jī)能障礙。同時(shí)其中所含的多種致癌物質(zhì)靜如人體會(huì)產(chǎn)生持續(xù)刺激從而激發(fā)癌癥；汽車(chē)的另一種污染為噪聲

10、污染，人長(zhǎng)時(shí)間處于噪聲超過(guò)安全標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境中，身體健康就會(huì)受到不同程度的損害?？傮w講我國(guó)的石油資源是很缺乏的。2000年原油產(chǎn)量1.6億噸，進(jìn)口原油0.73億噸，成品油0.3億噸，國(guó)內(nèi)產(chǎn)量2億噸，進(jìn)口1.6億噸，這意味著45%要靠進(jìn)口?？諝馕廴咀顕?yán)重的十個(gè)城市中有7個(gè)在中國(guó)。顯然，進(jìn)一步使用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)發(fā)展汽車(chē)工業(yè)將會(huì)給我國(guó)的能源安全和環(huán)境保護(hù)造成巨大的壓力。面臨如此嚴(yán)峻的形式我國(guó)必修認(rèn)真思考汽車(chē)工業(yè)的未來(lái)發(fā)展。1.2.2 初步解決電動(dòng)飛行器是指采用電動(dòng)力系統(tǒng)、以電能作為推進(jìn)能源的飛機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)是可以實(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

11、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。同時(shí)，由于高空含氧量低，飛機(jī)性能受到極大限制，飛機(jī)不受含氧量限制，更是一個(gè)新的突破口。電動(dòng)飛行器具有推動(dòng)航空界實(shí)現(xiàn)革命性發(fā)展的潛力，因此近年來(lái)逐漸成為世界航空界重點(diǎn)發(fā)展的機(jī)型之一。1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型近距離交通工具的開(kāi)發(fā)和研究，國(guó)內(nèi)國(guó)外都有很多的形式，但都不是太近如人意。電動(dòng)飛機(jī)技術(shù)的真正發(fā)展從1974 年Boucher 研制成功第1架太陽(yáng)能電動(dòng)無(wú)人飛機(jī)Sunrise開(kāi)始。20 世紀(jì)7

12、0年代末80 年代末，McCready、Rochelt 等分別在有人太陽(yáng)能飛機(jī)研制方面取得突破7-8。美國(guó)NASA 系統(tǒng)進(jìn)行了太陽(yáng)能飛機(jī)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技術(shù)的研究，發(fā)布了一些重要技術(shù)文獻(xiàn)，成為太陽(yáng)能飛機(jī)和電動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參考。20世紀(jì)90年代至今，太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)技術(shù)不斷地向前發(fā)展的趨勢(shì)。NASA/AirEnvirmentPathfinder系列實(shí)現(xiàn)了晝夜連續(xù)飛行，多次創(chuàng)造飛行高度紀(jì)錄的9-10；歐洲的Solitair、Heliplat、Skysailor 等項(xiàng)目取得一定成果11，Zypher 創(chuàng)造長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間紀(jì)錄；Solar Eagle 等超高航時(shí)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)正在發(fā)展中。Eri Raymon

13、d、Rudolf Voit-Nitschmann 等使有人太陽(yáng)能飛機(jī)的實(shí)用性有所提升。SolarImpulse 實(shí)現(xiàn)了有人駕駛太陽(yáng)能飛機(jī)晝夜連續(xù)飛行技術(shù)的突破。莫爾泰勒設(shè)計(jì)了一款非常成功的汽車(chē)電動(dòng)飛行器，Aero-car可流暢地實(shí)現(xiàn)陸空行駛的交替進(jìn)行。泰勒使用玻璃鋼材料作為汽車(chē)車(chē)身，約3米長(zhǎng)的傳動(dòng)軸連接著發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋推動(dòng)器。其空中飛行時(shí)速為193公里，是第二輛也是最后一輛獲得聯(lián)邦航空局承認(rèn)的兼作汽車(chē)使用的飛行器。1970年，福特汽車(chē)公司甚至考慮生產(chǎn)Aero-car系列汽車(chē)電動(dòng)飛行器，但隨后長(zhǎng)達(dá)十年的石油危機(jī)使那些計(jì)劃均告破滅。另一款頗富前景的設(shè)計(jì)來(lái)自于華盛頓州溫哥華市的米爾納莫托斯公司(Mil

14、ner Motors)設(shè)計(jì)的飛車(chē)Air-car。據(jù)米爾納的網(wǎng)站介紹，Air-car是一款四門(mén)四座飛車(chē)，飛行中機(jī)翼可以向機(jī)身后面折疊，此時(shí)寬度同豐田花冠汽車(chē)一般大小。它采用兩個(gè)導(dǎo)空局承認(rèn)的兼作汽車(chē)使用的飛行器。1970年，福特汽車(chē)公司甚至考慮生產(chǎn)Aero-car系列汽車(chē)電動(dòng)飛行器，但隨后長(zhǎng)達(dá)十年的石油危機(jī)使那些計(jì)劃均告破滅。但是其常規(guī)的布局讓其看起來(lái)更像是一架電動(dòng)飛行器，而且主翼沒(méi)有設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，對(duì)于真正的汽車(chē)電動(dòng)飛行器來(lái)說(shuō)，收放主翼會(huì)是一件很麻煩的事情，所以我們僅僅對(duì)其部分內(nèi)容作參考。穆勒國(guó)際公司（Moller International）研發(fā)了一款非常成功的汽車(chē)電動(dòng)飛行器Skycar M40

15、0并成功生產(chǎn)出了一架?！癝ky car”M400型的車(chē)身旁有4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙，裝備8臺(tái)改進(jìn)型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，功率474千瓦，發(fā)動(dòng)機(jī)艙可旋轉(zhuǎn)45，艙內(nèi)的2個(gè)可偏轉(zhuǎn)風(fēng)扇能改變氣流方向45，使乘坐4人的M400能垂直起降，在空中盤(pán)旋和和懸停。而全世界只生產(chǎn)出了這樣一輛汽車(chē)電動(dòng)飛行器，穆勒國(guó)際公司，Moller International現(xiàn)已擬定出出售計(jì)劃。然而目前的汽車(chē)電動(dòng)飛行器研究，多數(shù)以不可再生資源石油為動(dòng)力源，尾氣排放對(duì)環(huán)境污染較為嚴(yán)重，同時(shí)以上設(shè)計(jì)的飛行汽車(chē)需要借助跑道起飛，展開(kāi)式的機(jī)翼占用空間較大。結(jié)合指導(dǎo)老師的思路，我們可以依據(jù)目前新能源的發(fā)展，選用相對(duì)較為合理的蓄電池驅(qū)動(dòng)，同時(shí)參考空氣力學(xué)，設(shè)

16、計(jì)相對(duì)節(jié)省空間的機(jī)身，設(shè)計(jì)旋翼實(shí)現(xiàn)垂直起降。電動(dòng)飛行器在未來(lái)的市場(chǎng)應(yīng)用將有巨大的空間，綠色環(huán)保，價(jià)格合理，滿(mǎn)足人們的交通需求。1.4 技術(shù)支撐隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，我國(guó)機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，新型的交通工具必將逐漸出現(xiàn)，而將飛機(jī)螺旋槳和電動(dòng)汽車(chē)融為一體的電動(dòng)飛行器一定有著廣闊的前景，基于此背景，我們?cè)O(shè)計(jì)者與指導(dǎo)老師對(duì)“情侶號(hào)”電動(dòng)飛行器進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)分析。1.5 應(yīng)用前景電動(dòng)飛行器，也可稱(chēng)為電動(dòng)飛行汽車(chē)，即可以像電動(dòng)汽車(chē)一樣在陸地上奔跑，又可以像直升電動(dòng)飛行器一樣在空中飛行，是既環(huán)保又便利的未來(lái)交通工具。于是電動(dòng)飛行器憑借著它獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，逐漸進(jìn)入人們的眼界并越來(lái)越被重視，我們可以借助它實(shí)現(xiàn)便捷環(huán)保的

17、出行，電動(dòng)飛行器一些明顯的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）與普通汽車(chē)相比，它可以避開(kāi)擁堵的交通，電力驅(qū)動(dòng)環(huán)保節(jié)約資源，速度較快，可以節(jié)約寶貴的時(shí)間。 （2）與飛機(jī)相比，不用按照航班要求時(shí)間出行，出發(fā)地和目的地的交通工具可以自己解決，可以減少不少麻煩。電動(dòng)飛行器可以實(shí)現(xiàn)低空、低速飛行；以綠色能源為動(dòng)力，減少污染排放；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。在這種背景下，減少交通擁擠，減少環(huán)境污染，合理利用資源的電動(dòng)飛行器，將滿(mǎn)足人們的交通需求，創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展交通體系，以最少的社會(huì)成本實(shí)現(xiàn)最大的交通效率和生活質(zhì)量。同時(shí)，由于高空含氧量低，飛機(jī)性能受到極大限制，電動(dòng)電動(dòng)飛行器不受含氧量限制，更是

18、一個(gè)新的突破口。第2章 電動(dòng)飛行器的初步設(shè)計(jì)電動(dòng)飛行器是指采用電動(dòng)力系統(tǒng)、以電能作為推進(jìn)能源的飛機(jī)。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。2.1 電動(dòng)飛行器的總體設(shè)想電動(dòng)飛行器是一種剛剛發(fā)展起來(lái)的一種新型飛行器。它主要由電動(dòng)飛行器的整體設(shè)計(jì)、整體架構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)力平衡設(shè)計(jì)、螺旋槳的設(shè)計(jì)、底盤(pán)的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、逃生機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及操

19、控裝置的設(shè)計(jì)八部分構(gòu)成。2.1.1 電動(dòng)飛行器的整體設(shè)計(jì)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)。機(jī)身是電動(dòng)飛行器的基體，它主要用于支持和固定電機(jī)、主減速器、旋翼、尾槳和起落裝置等部件支持和容納操縱系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)也支持和容納電氣、電子、儀表等機(jī)載設(shè)備。旋翼是電動(dòng)飛行器的象征，也是飛行器的關(guān)鍵部分，它不僅提供飛行器的升力和前進(jìn)力，而且提供飛行器的縱向和橫向操縱力矩。旋翼和尾槳協(xié)同實(shí)現(xiàn)飛行器的航向操控。起落裝置是飛行器是直升機(jī)于用于起飛、著陸、滑跑、滑行和停放的專(zhuān)門(mén)裝置。2.1.2 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)

20、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)。機(jī)身是電動(dòng)飛行器的基體，它主要用于支持和固定電機(jī)、主減速器、旋翼、尾槳和起落裝置等部件支持和容納操縱系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)也支持和容納電氣、電子、儀表等機(jī)載設(shè)備。旋翼是電動(dòng)飛行器的象征，也是飛行器的關(guān)鍵部分，它不僅提供飛行器的升力和前進(jìn)力，而且提供飛行器的縱向和橫向操縱力矩。旋翼和尾槳協(xié)同實(shí)現(xiàn)飛行器的航向操控。起落裝置是飛行器是直升機(jī)于用于起飛、著陸、滑跑、滑行和停放的專(zhuān)門(mén)裝置。2.1.3 電動(dòng)飛行器動(dòng)力平衡設(shè)計(jì) 動(dòng)力系統(tǒng)主要是電動(dòng)機(jī)裝置，此電動(dòng)機(jī)是以蓄電池為原料帶動(dòng)螺旋

21、槳，由螺旋槳產(chǎn)生推（拉）力為飛行器提供動(dòng)能?；旌蟿?dòng)力裝置由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)三大主要部件總成組成。發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅用于發(fā)電，發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能供給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛。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(chē)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(chē)行駛，電力驅(qū)動(dòng)是唯一的驅(qū)動(dòng)模式，如圖2-1所示。圖2-1 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力平衡系統(tǒng)簡(jiǎn)圖2.1.4 電動(dòng)飛行器螺旋槳的設(shè)計(jì)相比于單槳直升機(jī)而言，四槳直升機(jī)有更好的飛行穩(wěn)定性，和懸停能力，對(duì)偵察拍照，航空測(cè)繪等具有強(qiáng)勁優(yōu)勢(shì)。采用四螺旋槳設(shè)計(jì)可以在現(xiàn)有技術(shù)水平上提高直升機(jī)的機(jī)動(dòng)性和運(yùn)載能力，其表現(xiàn)

22、在： 首先，四螺旋槳直升機(jī)與傳統(tǒng)單螺旋槳直升機(jī)在形態(tài)上有明顯的區(qū)別。四螺旋槳直升機(jī)不需要尾槳來(lái)保持方向穩(wěn)定，可以解決現(xiàn)代單槳直升機(jī)空間利用率低的問(wèn)題。從而提高在艦艇和山區(qū)部署使用時(shí)的作業(yè)效率。 其次，相比于H46等雙槳直升機(jī)，四槳可以提供更好的懸停性能與更強(qiáng)大的運(yùn)載能力，可以用作更穩(wěn)定的高空作業(yè)平臺(tái)或大型運(yùn)輸工具。 另外，由四個(gè)螺旋槳分擔(dān)目前由一個(gè)或兩個(gè)螺旋槳完成的動(dòng)力要求可以降低每個(gè)螺旋槳的負(fù)擔(dān)，降低噪音。 2.1.5 電動(dòng)飛行器底盤(pán)設(shè)計(jì)底盤(pán)是電動(dòng)飛行器總體布置的基礎(chǔ)，是電動(dòng)飛行器的重要組成部分。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。底盤(pán)的主要參數(shù)包括飛行器的型式以及飛行

23、器的主要參數(shù)，電動(dòng)飛行器的型式需要選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的種類(lèi)和型式、電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)和型式、發(fā)電機(jī)的種類(lèi)和型式、蓄電池的種類(lèi)和型式、底盤(pán)的軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)型式以及輪胎的規(guī)格，而電動(dòng)飛行器的主要參數(shù)則包含尺寸、質(zhì)量和性能等參數(shù),如圖2-2所示。圖2-2 電動(dòng)飛行器底盤(pán)組成示意圖2.1.6 電動(dòng)飛行器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主減速器與機(jī)身的連接固定，一般是通過(guò)減速器殼體和減速器架實(shí)現(xiàn)的。外載荷主要包括旋翼的六力素、發(fā)動(dòng)機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入、輸出扭矩和所承受的結(jié)構(gòu)質(zhì)量慣性力，以及操縱系統(tǒng)的操縱反力等。而固定連接點(diǎn)的支撐反力則應(yīng)通過(guò)對(duì)傳力路線的分析后，建立適當(dāng)?shù)挠?jì)算分析模型求得，中間減速器主要起改變尾傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速和方向的作用。因此，

24、中問(wèn)減速器的受載主要包括中問(wèn)減速器的輸入、輸出扭矩，其次為減速器及其相關(guān)傳動(dòng)系統(tǒng)零部件的質(zhì)量慣性載荷,如圖2-3所示。圖2-3 電動(dòng)飛行器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖2.1.7 電動(dòng)飛行器逃生機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)考慮路面行駛中交通的擁堵，汽車(chē)事故增多，可在加車(chē)內(nèi)防護(hù)。（1）安全帶安全帶是最有效的防護(hù)裝置，可以大幅度地降低碰撞事故的受傷率和死亡率，這一點(diǎn)已被國(guó)外大量使用實(shí)踐證明。（2）氣囊氣囊在汽車(chē)正面碰撞時(shí)能防止乘員與其前方的物體撞擊。氣囊平時(shí)折疊在轉(zhuǎn)向盤(pán)轂內(nèi)或儀表板內(nèi)，必要時(shí)可在極短時(shí)間(碰撞開(kāi)始后0.030.05s)內(nèi)充滿(mǎn)氣體而呈球形，以填補(bǔ)乘員與室內(nèi)物體之間的空間。氣囊通常采用氮?dú)?。?）頭枕頭枕是在汽車(chē)后部受

25、撞擊時(shí)限制人的頭部向后運(yùn)動(dòng)的裝置，這樣可避免頸椎受傷，而嚴(yán)重的頸椎受傷可能使其內(nèi)部神經(jīng)(脊髓)受傷，導(dǎo)致頸部以下全身癱瘓(高位截癱)。（4）安全玻璃汽車(chē)正面或側(cè)面碰撞時(shí)，乘員頭部往往撞擊風(fēng)窗玻璃或側(cè)窗玻璃而受傷，并且玻璃碎片還會(huì)使臉部和眼睛受傷。考慮空中飛行時(shí)，針對(duì)航速中等、低空飛行，且排除燃油危險(xiǎn)問(wèn)題，可設(shè)計(jì)更為合理的飛行器整體降落傘。 2.1.8 電動(dòng)飛行器操控裝置的設(shè)計(jì)電動(dòng)飛行器飛行操控系統(tǒng)是電動(dòng)飛行器上用來(lái)傳遞操縱指令，驅(qū)動(dòng)舵面運(yùn)動(dòng)的所有部件和裝置的總合，用于電動(dòng)飛行器飛行姿態(tài)、氣動(dòng)外形、乘坐品質(zhì)的控制。操控系統(tǒng)通常由駕駛桿（盤(pán)）和操縱線系組成，操縱線系由拉桿或者鋼索、搖臂、扇形件、滑

26、輪等零件組成。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。包括逃生控制、調(diào)速檔位、轉(zhuǎn)向、升降,并通過(guò)傳感裝置來(lái)控制安全降落傘的打開(kāi)來(lái)達(dá)到安全逃生。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。包括逃生控制、調(diào)速檔位、轉(zhuǎn)向、升降,并通過(guò)傳感裝置來(lái)控制安全降落傘的打開(kāi)來(lái)達(dá)到安全逃生。2.2 初步參數(shù)電動(dòng)飛行器的初步參數(shù)設(shè)計(jì)機(jī)身時(shí)，應(yīng)遵循以下機(jī)身設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足機(jī)身在汽車(chē)上的裝載要求。（1）機(jī)身的橫截面積盡可能地小，以

27、減小飛行時(shí)的空氣阻力。 （2）流線型良好。 （3）機(jī)身有足夠的寬度，可容納主翼收入。2.2.1 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(chē)稍重。（2）飛行高度：300m，為了避開(kāi)高樓，緩解如今日益嚴(yán)重的交通壓力，而且如若太高，導(dǎo)致空氣稀薄，以免駕駛員受到不必要的傷害。（3）速度：300km/h ，不能太高也不能太低，以保證實(shí)用性。（4）承載：兩人。（5）行駛距離：300km，續(xù)航1.5小時(shí)。（6）長(zhǎng)：4m, 寬：2m ， 高1.7m。由于電動(dòng)飛行汽車(chē)的最大設(shè)計(jì)平飛速度為200km/h，屬于中速電動(dòng)飛行器之列，所以其機(jī)身的外形設(shè)計(jì)主要是按照內(nèi)部裝載的需要以及安裝機(jī)翼、電動(dòng)機(jī)

28、、尾翼的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，當(dāng)然也必須兼顧氣動(dòng)力的要求。 根據(jù)既定的構(gòu)型設(shè)計(jì)，我們的機(jī)身由一個(gè)層板的機(jī)身底板和機(jī)架組成。 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(mǎn)足功能強(qiáng)度的要求，能滿(mǎn)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。 機(jī)身材料選用鋁合金，機(jī)身基本尺寸如圖2-3所示。圖2-3 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2-4所示。圖2-4 電動(dòng)飛行器主視圖第3章 電動(dòng)飛行器操控裝置的設(shè)計(jì)3.1 電動(dòng)飛行器轉(zhuǎn)向機(jī)及轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的概述由電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)由蓄電池提供能源，通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸通過(guò)減速裝置控

29、制機(jī)翼，機(jī)翼可以造成升力，機(jī)身不動(dòng)而機(jī)翼像風(fēng)車(chē)葉一樣打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，和空氣形成相對(duì)速度，也可以形成升力，這樣旋轉(zhuǎn)的“機(jī)翼”就成為旋翼，旋翼產(chǎn)生升力，升力使電動(dòng)汽車(chē)可以垂直起落。也可以控制螺旋槳來(lái)行進(jìn)或控制航向。操作員可以控制旋翼的拉力T、后向力H、側(cè)向力S以及尾槳拉力Tr。對(duì)于揮舞鉸偏置的旋翼，在改變H力和s力的同時(shí)，也改變了槳毅力矩M份和MoZ。還有另外一個(gè)可用的操縱，即對(duì)電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的控制。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。直升機(jī)在空中飛行時(shí)具有6個(gè)自由度。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。但是，利用上述4個(gè)飛行操縱與發(fā)動(dòng)機(jī)控制的適當(dāng)

30、配合，駕駛員可以操縱直升機(jī)實(shí)現(xiàn)所需要的任何飛行狀態(tài)。3.1.1 電動(dòng)飛行器轉(zhuǎn)向機(jī)的選擇由于研究的是電動(dòng)飛行器，所以設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向機(jī)應(yīng)該滿(mǎn)足微型車(chē)空間小、能源消耗小、成本低等特點(diǎn)，因此我選擇機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向機(jī)選擇應(yīng)用最為廣泛、成本最低的結(jié)構(gòu)體積小的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)。為了研究設(shè)計(jì)方便，我從市場(chǎng)上選取了一款汽車(chē)作為研究的對(duì)象?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的微型汽車(chē)種類(lèi)繁多，我結(jié)合設(shè)計(jì)的方案選擇了07款奇瑞QQ3 0.8 MT基本型，該車(chē)的基本配置數(shù)據(jù)如下：齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器是由與轉(zhuǎn)向軸作為一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式如表3-1。采用側(cè)面輸入，

31、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(chē)縱向?qū)ΨQ(chēng)平面附近。由于拉桿長(zhǎng)度增加，車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小，有利于減少車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。拉桿與齒條用螺栓固定連接。因此，兩拉桿與齒條同時(shí)向左或向右移動(dòng)，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開(kāi)有軸向的長(zhǎng)槽，從而降低了強(qiáng)度。采用兩端輸入方案時(shí)，由于轉(zhuǎn)向拉桿長(zhǎng)度受到限制，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。側(cè)面輸入，一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，常用在平頭貨車(chē)上。表3-1 07款奇瑞QQ3 0.8 MT基本型數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)引擎CAC-SQR372/直列3缸雙頂置凸輪軸12V多點(diǎn)電噴汽油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)變速器手動(dòng)5檔標(biāo)準(zhǔn)排量812cc最大功率38/6000

32、 KW/rpm最大扭矩70/3500-4000Nm/rpm最高時(shí)速130.0 km/h驅(qū)動(dòng)方式前置前驅(qū)懸掛方式麥弗遜式獨(dú)立懸架,圓柱螺旋彈簧,雙向作用筒式減振器/縱向拖曳臂式懸架,圓柱螺旋彈簧,雙向作用筒式減振器轉(zhuǎn)向助力非助力轉(zhuǎn)向式輪胎155/65R13車(chē)身重量880kg軸距2340 mm1295/1260 mm(前/后)長(zhǎng)/寬/高3550/1495/1485綜上，本設(shè)計(jì)選擇圖中的第二個(gè)方案：側(cè)面輸入，兩端輸出的方案。圖2-2 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。齒條斷面形狀有圓形、V型和Y型三種，分別如圖3-1、3-2所示。圓形斷面齒條的

33、制造工藝比較簡(jiǎn)單。V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，約節(jié)省20%，故質(zhì)量小；位于齒條下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來(lái)防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)車(chē)輪跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向機(jī)工作時(shí)，如在齒條上作用有使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí)，應(yīng)選用V形和Y形斷面齒條，用來(lái)防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確捏合的情況出現(xiàn)。因此，本設(shè)計(jì)選擇的是V形斷面齒條。 圖3-1 V形斷面齒條 圖3-2 Y形斷面齒條3.1.2 電動(dòng)飛行器轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的組成轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)是轉(zhuǎn)向盤(pán)到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸的一系列零部件，包括轉(zhuǎn)向盤(pán)，轉(zhuǎn)向柱，轉(zhuǎn)向軸，萬(wàn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸，其中萬(wàn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向盤(pán)需要簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)向盤(pán)由輪緣、輪輻和輪轂組成，如圖3-3所

34、示。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(chē)速控制開(kāi)關(guān)和安全氣囊。萬(wàn)向節(jié)是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸之間變角度傳遞動(dòng)力的部件。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)。十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、且允許所連接的兩軸之間有較大交角在飛行器上應(yīng)用最為普遍，如圖3-4所示。 圖3-3 轉(zhuǎn)向盤(pán) 圖3-4 萬(wàn)向節(jié)因?yàn)閱蝹€(gè)十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)在輸入軸和輸出軸有夾角的情況下，其兩軸的角速度是不相等的，兩軸夾角越大，轉(zhuǎn)角差越大，萬(wàn)向節(jié)的不等速特性越嚴(yán)重。萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的不等速特性將使從動(dòng)軸及與其相連的傳動(dòng)部

35、件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而產(chǎn)生附加的交變載荷，影響傳動(dòng)部件的壽命。為了避免萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的不等速性，采取雙萬(wàn)向節(jié)等速傳動(dòng)，如圖3-5所示。圖3-5 雙萬(wàn)向節(jié)等速傳動(dòng)布置圖具體的方法如下：（1）采用雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)；（2）第一萬(wàn)向節(jié)兩軸間的夾角與第二萬(wàn)向節(jié)兩軸間的夾角相等；（3）第一萬(wàn)向節(jié)的從動(dòng)叉與第二萬(wàn)向節(jié)的主動(dòng)叉在同一平面內(nèi)；關(guān)于主要零件材料的選擇15：主動(dòng)小齒輪的材料選擇，齒條采用45號(hào)鋼，為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄。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。十字軸選用低碳合金鋼，軸頸表面進(jìn)行滲碳淬火處理，滲碳層深度為0.81.2mm。由于所研究的是電動(dòng)飛行器，根據(jù)車(chē)型的特點(diǎn)和現(xiàn)況，轉(zhuǎn)向系

36、統(tǒng)選擇無(wú)助力的機(jī)械式轉(zhuǎn)向器。3.2 轉(zhuǎn)向機(jī)及轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算3.2.1 初定轉(zhuǎn)向機(jī)尺寸齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒輪選擇用斜齒輪，齒輪模數(shù)取2.5，主動(dòng)小齒輪齒數(shù)取10個(gè)，壓力角取20度，齒輪螺旋角取15度。因此主動(dòng)小齒輪基本尺寸如表3-2。表3-2 主動(dòng)齒輪幾何尺寸表分度圓直徑25mm基圓半徑23.5mm齒頂高2.5mm齒根高3.125mm齒頂圓直徑30mm齒根圓直徑18.75mm分度圓齒距7.854mm分度圓齒厚3.93mm3.2.2 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的計(jì)算轉(zhuǎn)向盤(pán)是操縱機(jī)構(gòu)中最為重要的部分，駕駛著要通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)來(lái)完成電動(dòng)飛行器的轉(zhuǎn)向，方向盤(pán)的尺寸和轉(zhuǎn)向時(shí)輕便程度有很大關(guān)系，轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑小了，轉(zhuǎn)向直

37、徑大了，與電動(dòng)飛行器整體就不很協(xié)調(diào)，微型車(chē)空間本來(lái)就很小，轉(zhuǎn)向盤(pán)必須特別合適才行。我選擇轉(zhuǎn)向盤(pán)外徑380mm ，轉(zhuǎn)向盤(pán)輪緣直徑50mm，如圖3-6所示。圖3-6 轉(zhuǎn)向軸的吸能裝置示意圖轉(zhuǎn)向軸時(shí)連接轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向機(jī)的傳動(dòng)件，并傳遞它們之間的轉(zhuǎn)矩。這些年來(lái)，車(chē)速逐漸提高，轉(zhuǎn)向軸上面也要有相應(yīng)的吸能裝置。轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱的吸能裝置有很多形式。圖3-6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。3.2.3 轉(zhuǎn)向齒輪的強(qiáng)度校核(1)齒輪接觸強(qiáng)度校核由校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式： (3-1)式中各設(shè)計(jì)參數(shù)：計(jì)算載荷系數(shù)K (3-2)計(jì)算轉(zhuǎn)矩

38、 (3-3)根據(jù)公式(3-2)、(3-3)以及查詢(xún)資料可得到式(3-1)中各參數(shù)的值，如表3-3。表3-3 式(3-1)中參數(shù)的值載荷系數(shù)K1.65轉(zhuǎn)矩( N*mm)133000齒輪模數(shù)2.5齒輪分度園直徑( mm)25齒寬b(0mm)30齒數(shù)比u3.0彈性系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)2.4重合度系數(shù)0.725螺旋角系數(shù)0.983由于選擇的齒輪材料為，因此接觸疲勞極限應(yīng)為MPa 壽命系數(shù)安全系數(shù)因此 由式(3-1)得： 滿(mǎn)足齒面接觸疲勞強(qiáng)度（2）齒輪抗彎強(qiáng)度校核由校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度公式： (3-4)根據(jù)公式(3-2)、(3-3)以及查詢(xún)資料可得到式(3-4)中各參數(shù)的值，如表3-3。由于選擇的齒輪材料

39、為，因此彎曲疲勞極限應(yīng)為=590 由圖查得壽命系數(shù)=1.0由表查得安全系數(shù)=1.25所以 由公式(3-4)可得 滿(mǎn)足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。表3-3 式(3-4)中各參數(shù)的值載荷系數(shù)K1.65轉(zhuǎn)矩( N*mm)1330002.5齒輪分度園直徑( mm)25齒寬b(mm)30齒形系數(shù)3.6應(yīng)力修正系數(shù)1.45重合度系數(shù)0.64螺旋角系數(shù)0.93.3 電動(dòng)飛行器離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算離合器是電動(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。按動(dòng)力傳遞順序來(lái)說(shuō)，離合器應(yīng)是傳動(dòng)系中的第一總成。3.3.1 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。按動(dòng)力傳遞順序來(lái)說(shuō)，離合器應(yīng)是

40、傳動(dòng)系中的第一總成。顧名思義，離合器是“離”與“合”矛盾的統(tǒng)一體。離合器的工作，就是受駕駛員操縱，或者分離，或者接合，以完成其本身的任務(wù)。離合器是設(shè)置在電動(dòng)機(jī)與變速器之間的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，其功用是能夠在必要時(shí)中斷動(dòng)力的傳遞，保證電動(dòng)飛行器平穩(wěn)地起步；保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn)；限制傳動(dòng)系所能承受的最大扭矩，防止傳動(dòng)系過(guò)載。為使離合器起到以上幾個(gè)作用，目前電動(dòng)機(jī)上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等，即主要取決于離合器基本參數(shù)和主要尺寸。膜片彈簧離合器在技術(shù)上比較先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性合理，同時(shí)其性能良好，使用可靠性高壽命長(zhǎng)

41、，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，操作輕便。3.3.2 離合器操縱機(jī)構(gòu)的選擇（1）摩擦片的選擇單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用與轎車(chē)和中、小型貨車(chē)。因此本設(shè)計(jì)選擇單片離合器。（2）壓緊彈簧布置形式的選擇離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、斜置彈簧式、膜片彈簧式等。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。膜片彈簧與其他幾類(lèi)相比又有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：由于膜片彈簧有理想的非線性特征，彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變。當(dāng)離合器分離時(shí)，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力；膜片

42、彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸?。?零件數(shù)目少，質(zhì)量?。桓咚傩D(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降；由于膜片彈簧大端面環(huán)形與壓盤(pán)接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命；易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)；平衡性好；有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本；但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材料質(zhì)量和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)中不易控制，開(kāi)口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來(lái)，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的逐步完善，膜片彈簧的執(zhí)照已日趨成熟6。因此，本設(shè)計(jì)選用膜片彈簧式離合器，材料選取為。（3）壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)形式主

43、要有凸塊窗孔式、傳力銷(xiāo)式、鍵塊式和彈性傳動(dòng)片式等多種。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。彈性傳動(dòng)片式是近年來(lái)廣泛采用的驅(qū)動(dòng)形式，沿圓周切向布置得三組或四組薄彈簧傳動(dòng)片兩端分別與離合器蓋和壓盤(pán)以鉚釘或螺釘聯(lián)結(jié)，傳動(dòng)片的彈性允許其軸向移動(dòng)。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。彈性傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓盤(pán)與飛輪對(duì)中性能好，使用平衡性好，工作可靠，壽命長(zhǎng)。壓盤(pán)形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好，具有較高的摩擦因數(shù)，通常采用灰鑄鐵，一般采用HT200、HT250、HT300，硬度為170227HBS

44、。也有少數(shù)采用合金壓鑄件。因此，本設(shè)計(jì)壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式選擇彈性傳動(dòng)片式，材料選用HT200。（4）離合器的散熱通風(fēng)根據(jù)機(jī)械原理知識(shí)可知，摩擦片的磨損是隨壓盤(pán)溫度的升高而增大的。當(dāng)壓盤(pán)工作表面超過(guò)1802000OC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。在特別頻繁的使用下，壓盤(pán)表面的瞬時(shí)溫度有可能達(dá)到10000OC。過(guò)高的溫度能使壓盤(pán)受壓變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。為使摩擦表面溫度不致過(guò)高，壓盤(pán)有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要散熱通風(fēng)好。改善離合器散熱通風(fēng)結(jié)構(gòu)的措施有：在壓盤(pán)上設(shè)置散熱筋，或鼓風(fēng)筋；在離合器中間壓盤(pán)內(nèi)鑄通風(fēng)槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊

45、的葉輪形狀，用以鼓風(fēng)；在離合器外殼內(nèi)裝導(dǎo)流罩。膜片彈簧式離合器本身構(gòu)造能良好實(shí)現(xiàn)通風(fēng)散熱效果，故不需作另外設(shè)置。3.3.3 離合器基本機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定（1）摩擦片主要參數(shù)的選擇摩擦片外徑是離合器的主要參數(shù)，它對(duì)離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦片材料已選定，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩已知，適當(dāng)選取后備系數(shù)和單位壓力，可估算出摩擦片外徑。表3-4 直徑系數(shù)的取值范圍車(chē)型直徑系數(shù)乘用車(chē)14.6最大總質(zhì)量為1.814.0t的商用車(chē)16.018.5（單片離合器）13.515.0（雙片離合器）最大總質(zhì)量大于14.0t的商用車(chē)22.524.0摩擦片外徑也可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（）按如

46、下經(jīng)驗(yàn)公式選用 （35）式中：直徑系數(shù)取值范圍如表3-4。由選車(chē)型，則將各參數(shù)值代入式后計(jì)算得根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化系列化原則，參照表3-5。表3-5 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即GB1457-74）外徑D/mm160180200225250280300325350內(nèi)徑d/mm110125140150155165175190195厚度h/mm3.23.53.53.53.53.53.53.54=d/D0.687O.6940.700.6670.5890.5830.5850.5570.541-0.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.82單位面積a/cm

47、106132160221302402466546678摩擦片相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸可取：外徑 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：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；防止離合器本身滑磨程度過(guò)大；要求能夠防止傳動(dòng)系過(guò)載；通常轎車(chē)和輕型貨車(chē)。本設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)的是1.245噸微型轎車(chē)離合器，參看有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料“離合器后備系數(shù)的取值范圍”（如表3-6），并根據(jù)最大質(zhì)量不超過(guò)6噸的載貨汽車(chē)，結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇。表3-6 離合器后備系數(shù)的取值范圍車(chē) 型后備系數(shù)乘用車(chē)及最

48、大總質(zhì)量小于6t的車(chē)用車(chē)1.201.75最大總質(zhì)量為614t的商用車(chē)1.502.25掛車(chē)1.804.00(3)單位壓力P的確定摩擦面上的單位壓力P的值和離合器本身的工作條件，摩擦片的直徑大小，后備系數(shù)，摩擦片材料及質(zhì)量等有關(guān)。離合器使用頻繁，工作條件比較惡劣（如城市用的公共汽車(chē)和礦用載重車(chē)），單位壓力P較小為好。當(dāng)摩擦片的外徑較大時(shí)也要適當(dāng)降低摩擦片摩擦面上的單位壓力P。因?yàn)樵谄渌鼦l件不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣線速度大，滑磨時(shí)發(fā)熱厲害，再加上因整個(gè)零件較大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻，為了避免這些不利因素，單位壓力P應(yīng)隨摩擦片外徑的增加而降低。前面已經(jīng)初步確定了摩擦

49、片的基本尺寸：外徑 內(nèi)徑 厚度 內(nèi)徑與外徑比值 由公式（36）和 （37）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(mǎn)足表3-7的要求。表3-7 摩擦因數(shù)與許用單位壓力P摩 擦 材 料P石棉基材料模壓0.20.100.25編織0.30.250.35粉末冶金材料銅基0.30.30左右鐵基0.40.30左右金屬陶瓷0.40.350.65無(wú)石棉有機(jī)摩擦材料0.20.40.200.40(4) 摩擦片基本參數(shù)的選擇摩擦片外徑D（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過(guò)6570，即 （38）式中： 摩擦片最大圓周速度，； 發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，；由此式得，滿(mǎn)足要求。摩

50、擦片的內(nèi)、外徑比應(yīng)在0.530.70范圍內(nèi)，即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(chē)型的值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.24.0.這里取1.2。為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器彈簧位置直徑約50mm，即為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過(guò)載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即 （39）式中： 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩，； 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值，；許用值的選取可參照表3-7。表3-7 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值（ ）離合器規(guī)格D/mm210210250250325325/0.280.300.350.40單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值可選0.3

51、0（），根據(jù)計(jì)算可得出(1)為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對(duì)于不同車(chē)型，單位壓力的最大范圍為,即(2)為了減少電動(dòng)飛行器起步過(guò)程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過(guò)高而發(fā)生燒傷，離合器每一次接合的單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值，即 （310）式中： 單位摩擦面積滑磨功，焦； 單位摩擦面積滑磨功許用值，焦； 汽車(chē)起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功， ，焦；對(duì)于乘用車(chē)：，對(duì)于最大總質(zhì)量小于6.0t的商用車(chē)：，對(duì)于最大總質(zhì)量大于6.0t的商用車(chē)：；可根據(jù)下式計(jì)算 （311）式中： 汽車(chē)總質(zhì)量，kg； 輪胎滾動(dòng)半徑，m； 汽車(chē)起步時(shí)所用變速器檔位的傳動(dòng)比； 主減速器傳動(dòng)比； 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

52、速，；計(jì)算時(shí)乘用車(chē)取，商用車(chē)取。其中： ，代入式（37）得,將代入式（36）得，因此滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 (3)離合器接合的溫升 (312）式中：t 壓盤(pán)溫升，； C 壓盤(pán)的比熱容，； 傳到壓盤(pán)的熱量所占的比例，單片離合器壓盤(pán)；代入，計(jì)算得，因此滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 3.4 電動(dòng)飛行器變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)電動(dòng)飛行器變速器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員操縱變速手柄到使變速箱換檔的一套機(jī)構(gòu)，是用來(lái)保證駕駛員能根據(jù)汽車(chē)使用條件，隨時(shí)撥動(dòng)變速箱內(nèi)齒輪進(jìn)行換檔，或使之從工作檔退到空檔。3.4.1 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。變速器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員操縱變速手柄到使變速箱換檔的一套機(jī)構(gòu)，是用來(lái)保證駕駛員能根據(jù)汽車(chē)使用條件，隨時(shí)撥動(dòng)變速箱內(nèi)齒輪進(jìn)行換檔，或使之從工作檔退到空檔，并要求撥動(dòng)滑動(dòng)齒輪時(shí)要省力。要使變速器操縱機(jī)構(gòu)可靠地工作，應(yīng)滿(mǎn)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