最新直升机变桨距结构原理详解Word文件下载.docx

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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

方案二

方案三

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

输入已知数据

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fg转角

φ>

=80?

3.程序

%============================初始化

clc

clearall

closeall

%============================杆组1计算

%变量赋值

formatlong

pha1=[];

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:

90

pha1（i）=（50+i/3）*pi/180;

x_b（i）=x_o+l_ob*cos（pha1（i））;

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*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

l_bc=1000;

y_p=0;

x_p=-200;

pha3=90*pi/180;

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）^0.5）/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（i）-l_bc*w2*sin（pha2）;

v_cy（i）=v_by（i）+l_bc*w2*cos（pha2）;

%加速度方程

e2=-a_bx（i）+l_bc*w2^2*cos（pha2）;

f2=-a_by（i）+l_bc*w2^2*sin（pha2）;

ksy2=（-e2*sin（pha3）+f2*cos（pha3））/（l_bc*（sin（pha2）*sin（pha3）+cos（pha2）*cos（pha3）））;

a_cx（i）=a_bx（i）-w2^2*l_bc*cos（pha2）-ksy2*l_bc*sin（pha2）;

a_cy（i）=a_by（i）-w2^2*l_bc*sin（pha2）+ksy2*l_bc*cos（pha2）;

%============================杆组3的计算

x_d=-350;

y_d（i）=y_c（i）+50;

x_e=-200;

y_e（i）=y_d（i）+175;

l_ef=1500;

x_g=-250;

y_g=1500;

l_gf=100;

v_gx=0;

v_gy=0;

v_ex（i）=v_cx（i）;

v_ey（i）=v_cy（i）;

杆组3的位移、速度、加速度'

d=（（x_g-x_e）^2+（y_g-y_e（i））^2）^0.5;

det=atan（（y_g-y_e（i））/（x_g-x_e））;

gama=acos（（d^2-l_gf^2+l_ef^2）/（2*d*l_ef））;

pha4=det+gama;

x_f（i）=x_e+l_ef*cos（pha4）;

y_f（i）=y_e（i）+l_ef*sin（pha4）;

pha5（i）=atan（（y_f（i）-y_g）/（x_f（i）-x_g））;

w4=（（v_gx-v_ex（i））*（x_f（i）-x_g）+（v_gy-v_ey（i））*（y_f（i）-y_g））/（（y_f（i）-y_g）*（x_f（i）-x_e）-（y_f（i）-y_e（i）））;

w5=（（v_gx-v_ex（i））*（x_f（i）-x_e）+（v_gy-v_ey（i））*（y_f（i）-y_e（i）））/（（y_f（i）-y_g）*（x_f（i）-x_e）-（y_f（i）-y_e（i）））;

v_fx（i）=v_ex（i）-w4*（y_f（i）-y_e（i））;

v_fy（i）=v_ey（i）+w4*（y_f（i）-y_e（i））;

end

%*******************************运动曲线输出

figure

（1）

plot（x_b,y_b,'

LineWidth'

2）

title（'

b点位移曲线'

xlabel（'

x（mm）'

ylabel（'

y（mm）'

figure

（2）

plot（pha1,v_bx,'

r'

'

holdon

plot（pha1,v_by,'

*'

b点速度曲线'

pha（rad）'

v（mm/s）'

figure（3）

plot（pha1,a_bx,'

plot（pha1,a_by,'

b点加速度曲线'

a（mm/s^2）'

figure（4）

plot（x_c,y_c,'

c点位移曲线'

figure（5）

plot（pha1,v_cx,'

2'

plot（pha1,v_cy,'

c点速度曲线'

figure（6）

plot（pha1,a_cx,'

plot（pha1,a_cy,'

c点加速度曲线'

figure（7）

plot（x_f,y_f,'

f点位移曲线'

figure（8）

plot（pha1,v_fx,'

plot（pha1,v_fy,'

f点速度曲线'

figure（9）

plot（pha1*180/pi,pha5*180/pi,'

杆fg的转角曲线'

4.运动曲线（第2~8个曲线图中红色为x轴方向，蓝色为y轴方向）

b点位移曲线

b点速度曲线

b点加速度曲线

C点位移曲线

C点速度曲线

C点加速度曲线

f点位移曲线

F点速度曲线

杆fg转角曲线

杆fg的转角曲线与桨叶的转角曲线相同。

六、运动仿真

用Inventor2010软件进行造型，仿真

七、体会

在半个学期的机械原理课程设计中，遇到过难题，也学到了很多东西。

在选题方面，从缠线器的绕线机构、飞机起落架，健身平步机、直升机变桨距机构这四个题目中最终选择了直升机变桨距机构，这个题目在现实生活中不常见，几乎没有人课程设计做过这个题目，题目比较新，可以参考的资料不多，挑战很大。

选择这个题目，虽然最终做出的方案和常见的题目相比，会有所欠缺，成绩也可能会低，但无论什么，都有一个“从无到有，从有到精”的过程，重复那些很多人做过的题目会轻松，简单一些，但视野不容易有拓宽。

选择直升机变桨距机构，是一个新的尝试，可能会失败，不过，全力去挑战一个新的事物的过程中，学到的会更多。

在设计方面，由于很多资料属于军方资料，学校新试用的军方资料数据库一直进不去，很多资料没有查到，数据是自己给出的，与实际情况不相符，没有实际应用价值。

这是课程设计中自己最遗憾的地方。

在设计过程中，遇到了很多困难，一方面自己积极思考，努力做好力所能及的事情；

另一方面，对超出自己能力范围的事情，寻求了他人的帮助，一起讨论，在这个过程中，锻炼了自己与他人的合作能力，更从别人身上学到了很多东西。

在此，特别感谢贺伟学长的指导，路博学长对仿真视频的处理的帮助。

在整个课程设计过程中，将理论知识联系实际，提高了设计思考的能力、拓宽了思考问题的方向。

从遇到问题、解决问题的过程中更深入的理解了理论知识，更正了一些学习过程中的错误理解。

除此之外，由于课程设计的需要，学习了MatLab、CAXA、Inventor这三个自己一直想学，但一直没学的软件。

虽然每个软件都只会很少的一些操作，但激起了学习这些软件的兴趣，尤其是MatLab，可以编写出各种曲线，能当成游戏玩。

写下这些课程设计体会的时候，距离答辩还有四个小时。

此次的课程设计对我来说，是一个不小的挑战，虽然很努力的去做了，但尚有很多不完善的地方需要改进，感觉有点失败。