机械原理课程设计—直升机变桨距结构

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，

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

方案三

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