機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)—直升機(jī)變槳距結(jié)構(gòu)

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1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)一、選題：直升機(jī)變槳距機(jī)構(gòu)二、應(yīng)用背景直升機(jī)是以航空發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)作為升力和推進(jìn)力來源，能在大氣中垂直起落及懸停并能進(jìn)行前、后飛、定點(diǎn)回轉(zhuǎn)等可控飛行的重于空氣的航空器。直升機(jī)的突出特點(diǎn)是可以做低空(離地面數(shù)米)、低速(從懸停開始)和機(jī)頭方向不變的機(jī)動(dòng)飛行，特別是可在小面積場(chǎng)地垂直起降。由于這些特點(diǎn)使其具有廣闊的用途及發(fā)展前景。在軍用方面已廣泛應(yīng)用于對(duì)地攻擊、機(jī)降登陸、武器運(yùn)送、后勤支援、戰(zhàn)場(chǎng)救護(hù)、偵察巡邏、指揮控制、通信聯(lián)絡(luò)、反潛掃雷、電子對(duì)抗等。在民用方面應(yīng)用于短途運(yùn)輸、醫(yī)療救護(hù)、救災(zāi)救生、緊急營(yíng)救、吊裝設(shè)備、地質(zhì)勘探、護(hù)林滅火、空中攝影等。海上油井與基地間的人員

2、及物資運(yùn)輸是民用的一個(gè)重要方面。直升機(jī)的這些突出特點(diǎn)很大程度上取決于旋翼和尾槳槳距的變化。調(diào)節(jié)旋翼槳距的大小可改變升力，旋翼槳距增大，升力隨之增大，反之減??；調(diào)節(jié)尾槳槳距的大小可使由它產(chǎn)生的推力變大或變小，以此來控制直升機(jī)機(jī)頭的轉(zhuǎn)向。三、主要設(shè)計(jì)要求通過調(diào)節(jié)操縱桿，改變槳距的大小。各個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)過程中，-1-機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)不發(fā)生相互干擾，傳動(dòng)具有較高的的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，力學(xué)性能穩(wěn)定，不產(chǎn)生大的沖擊。四、設(shè)計(jì)方案匯總及評(píng)價(jià)連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副為面接觸，接觸面壓強(qiáng)小，因而承載能力大，此外連桿機(jī)構(gòu)制造簡(jiǎn)單，可以設(shè)計(jì)出各種巧妙的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)多種動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。直升機(jī)變槳距機(jī)構(gòu)中，所需的承載能力比

3、較大，因此，采用了較多的連桿機(jī)構(gòu)。采用雙搖桿或搖桿滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)槳距的調(diào)節(jié)，采用連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較大的機(jī)械增益。綜和上述要求，共設(shè)計(jì)出四個(gè)方案，如下所示：方案一-2-機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)方案二方案三-3-機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)方案四方案評(píng)價(jià)：方案一的圓柱凸輪同時(shí)作為環(huán)狀滑塊，在主軸外滑動(dòng)，機(jī)構(gòu)較為靈巧，機(jī)構(gòu)緊湊，但凸輪易磨損，長(zhǎng)時(shí)間使用容易運(yùn)動(dòng)不順暢，而且制作難度大，成本高；方案二的連桿直接與滑塊鉸接，可實(shí)現(xiàn)同樣的功能，結(jié)構(gòu)緊湊，但易與其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生干擾；方案三的滑塊不與主軸接觸，不和其他構(gòu)件發(fā)生干擾，結(jié)構(gòu)比較松散，不容易使每個(gè)槳葉的控制對(duì)稱傳動(dòng)的穩(wěn)定性不強(qiáng)；方案四采用了兩個(gè)滑塊，能-4-機(jī)械原理

4、課程設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的前提下，避免了不同構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)干擾，傳動(dòng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性較高，制造簡(jiǎn)單，成本低，但構(gòu)件較多。綜合考慮，選擇方案四最為最終的方案，方案四和其他方案相比，雖然構(gòu)件較多，但都不難制造，而且性能相對(duì)比較好。五、運(yùn)動(dòng)分析1.建立坐標(biāo)系如下圖所示2.程序設(shè)計(jì)框圖-5-機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)開始輸入已知數(shù)據(jù)用單桿件運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算b點(diǎn)的位移、速度、加速度用單桿件運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算b點(diǎn)的位移、速度、加速度用RRP雙桿組運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算c點(diǎn)的位移、速度、加速度用RRR雙桿組運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算f點(diǎn)的位移、速度，桿φ>=80?fg轉(zhuǎn)角-6-機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)φ>=1度輸出運(yùn)算結(jié)果結(jié)束3.程序%===========

5、=================初始化clcclearallcloseall%============================桿組1計(jì)算%變量賦值formatlongpha1=[];x_o=0;y_o=0;l_ob=300;w1=10;運(yùn)動(dòng)方程disp('桿1的位置、速度、加速度')fori=1:1:90pha1(i)=(50+i/3)*pi/180;x_b(i)=x_o+l_ob*cos(pha1(i));-7-機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)y_b(i)=y_o+l_ob*sin(pha1(i));v_bx(i)=-w1*l_ob*sin(pha1(i));v_by(i)=w1*l_ob

6、*cos(pha1(i));a_bx(i)=-w1^2*l_ob*cos(pha1(i));a_by(i)=-w1^2*l_ob*sin(pha1(i));%============================桿組2計(jì)算%變量賦值l_bc=1000;y_p=0;x_p=-200;pha3=90*pi/180;disp('桿組2的位置、速度、加速度')%位移方程e=2*((x_p-x_b(i))*cos(pha3)+(y_p-y_b(i))*sin(pha3));f=(x_p-x_b(i))^2+(y_p-y_b(i))^2-l_bc^2;s_r=abs(-e+(e^2-4*f)^0

7、.5)/2;x_c(i)=x_p+s_r*cos(pha3);y_c(i)=y_p+s_r*sin(pha3);pha2=atan((y_c(i)-y_b(i))/(x_c(i)-x_b(i)));%速度方程e1=-v_bx(i);f1=-v_by(i);w2=(-e1*sin(pha3)+f1*cos(pha3))/(l_bc*sin(pha2)*sin(pha3)+l_bc*cos(pha2)*cos(pha3));v_cx(i)=v_bx