机械原理课程设计—直升机变桨距结构

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1、机械原理课程设计一、选题：直升机变桨距机构二、应用背景直升机是以航空发动机驱动旋翼旋转作为升力和推进力来源，能在大气中垂直起落及悬停并能进行前、后飞、定点回转等可控飞行的重于空气的航空器。直升机的突出特点是可以做低空(离地面数米)、低速(从悬停开始)和机头方向不变的机动飞行，特别是可在小面积场地垂直起降。由于这些特点使其具有广阔的用途及发展前景。在军用方面已广泛应用于对地攻击、机降登陆、武器运送、后勤支援、战场救护、侦察巡逻、指挥控制、通信联络、反潜扫雷、电子对抗等。在民用方面应用于短途运输、医疗救护、救灾救生、紧急营救、吊装设备、地质勘探、护林灭火、空中摄影等。海上油井与基地间的人员

2、及物资运输是民用的一个重要方面。直升机的这些突出特点很大程度上取决于旋翼和尾桨桨距的变化。调节旋翼桨距的大小可改变升力，旋翼桨距增大，升力随之增大，反之减小；调节尾桨桨距的大小可使由它产生的推力变大或变小，以此来控制直升机机头的转向。三、主要设计要求通过调节操纵杆，改变桨距的大小。各个构件的运动过程中，-1-机械原理课程设计不发生相互干扰，传动具有较高的的稳定性和准确性，力学性能稳定，不产生大的冲击。四、设计方案汇总及评价连杆机构中的运动副为面接触，接触面压强小，因而承载能力大，此外连杆机构制造简单，可以设计出各种巧妙的机构来实现多种动作和运动规律。直升机变桨距机构中，所需的承载能力比

3、较大，因此，采用了较多的连杆机构。采用双摇杆或摇杆滑块机构实现桨距的调节，采用连杆机构实现较大的机械增益。综和上述要求，共设计出四个方案，如下所示：方案一-2-机械原理课程设计方案二方案三-3-机械原理课程设计方案四方案评价：方案一的圆柱凸轮同时作为环状滑块，在主轴外滑动，机构较为灵巧，机构紧凑，但凸轮易磨损，长时间使用容易运动不顺畅，而且制作难度大，成本高；方案二的连杆直接与滑块铰接，可实现同样的功能，结构紧凑，但易与其他构件的运动产生干扰；方案三的滑块不与主轴接触，不和其他构件发生干扰，结构比较松散，不容易使每个桨叶的控制对称传动的稳定性不强；方案四采用了两个滑块，能-4-机械原理

4、课程设计和运动规律的前提下，避免了不同构件间的运动干扰，传动的稳定性和准确性较高，制造简单，成本低，但构件较多。综合考虑，选择方案四最为最终的方案，方案四和其他方案相比，虽然构件较多，但都不难制造，而且性能相对比较好。五、运动分析1.建立坐标系如下图所示2.程序设计框图-5-机械原理课程设计开始输入已知数据用单杆件运动分析计算b点的位移、速度、加速度用单杆件运动分析计算b点的位移、速度、加速度用RRP双杆组运动分析计算c点的位移、速度、加速度用RRR双杆组运动分析计算f点的位移、速度，杆φ>=80?fg转角-6-机械原理课程设计φ>=1度输出运算结果结束3.程序%===========

5、=================初始化clcclearallcloseall%============================杆组1计算%变量赋值formatlongpha1=[];x_o=0;y_o=0;l_ob=300;w1=10;运动方程disp('杆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-机械原理课程设计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));%============================杆组2计算%变量赋值l_bc=1000;y_p=0;x_p=-200;pha3=90*pi/180;disp('杆组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