遥控玩具飞机外形与机械系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

遥控玩具飞机外形与机械系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

不管是外形还是功能方面都更趋于完善。 研究人员表明，今后的遥控飞机将朝两级方向发展，一类是功能更简化，价格更便宜，更适应普通消费者需求；另一类则是功能朝复杂化发展，配件齐全，以满足高级别玩家的需求。 1 概述 国内外情况 遥控飞机是可以远距离控制飞行的飞行器。 根据其用途和性能的差异，遥控飞机可 分为玩具、航模、民用、军用等几类。 玩具遥控飞机结构简单，通常为单通道、二通道或三通道，有固定翼飞机、直升机等。 随着科技发展，玩具遥控飞机的体积日渐缩小，而可操作性和技术含量越来越高，一些遥控飞机已经能由56岁的儿童操作。 由于直升机比固定翼飞机所需的场地小，甚至可以在室内操作，因此近年来遥控直升机的销售量大幅增加。 航模可以说是高级玩具，但其结构复杂程度和可操作性远高于玩具遥控飞机。 航模遥控飞机可以实现前后、上下、侧飞、左右、加速减速等大量技术动作。 航模初学者应循序渐进，从相对简单的飞机开始学习操作。 例如，航 模遥控直升机应从四通道双桨直升机开始。 如果一开始就操作高级的六通道直升机，初学者会难以适应其操作难度。 航模遥控飞机有油动和电动之分，油动的最大好处是续航时间长，只要及时加油即可飞行，而且，马力强劲。 但油动机的危险系数较高，维护相对复杂，价格比较高，因此电动航模成为了航模普及的主要角色。 与过去流行过的滑翔机、飞碟等相比，现在流行的直升机有几大特点，一是价格很吸引人；二是用料好，以前以发泡胶为主，已损坏，现基本以耐撞击的 EEC 为主；三是容易操纵，在很小的空间里就可以玩。 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 2 页 共 66 页 总体方案设计及材料选择 总体方案设计 经过研究我设计的这款遥控玩具飞机将采用如下方案：将飞机设计成为典型的共轴双桨、尾翼导向直升机，采用无线电遥控的方式控制飞机的起飞，前进，后退，左转弯，右转弯等基本动作。 使用电动机为原动机，电池为能源。 为获得较高的性价比，我将尽量使该玩具飞机的结构简单，但同时外观新颖，操作灵活。 本款飞机将采用共轴双桨四旋翼作为驱动结构，主旋翼分为 A、 B 两组，分别由两个电动机带动， A 组主旋翼设置在上方，顺时针旋转， B 组主旋翼设置在下方，逆时针旋转。 A、 B两组旋翼旋转作为飞机起飞的驱动动力。 本款飞机 将采用尾翼作为导向结构，尾翼顺时针旋转时飞机左转弯，逆时针旋转时飞机右转弯。 为了不使飞机结构过于复杂，本款飞机将不具备后退飞行的能力。 机械传动位于原动机和工作机之间，用以传递运动和动力或力矩，改变运动方式。 传动装置方案设计是否合理，对整个机构的工作性能，尺寸，重量和成本影响都很大。 因此，传动方案的设计是遥控玩具飞机机械及控制部分设计的关键环节之一。 合理的传动方案，首先应满足工作机的工作需求，其次还应该满足工作可靠、传动效率高、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低廉、工艺性好等要求。 任何一个方案，要满足上述 所有要求都相当困难。 因此要统筹兼顾，抓主要矛盾，满足最重要和最基本的要求。 在中部的齿轮箱内，我的设计是：安排两个电动机，分别带动一组齿轮，一组齿轮和 A组旋翼联接，一组齿轮和 B 组旋翼联接，并且两组齿轮的设置是对称的。 齿轮组设计图如下： 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 3 页 共 66 页 图 齿轮方案图 材料选择 塑料为合成的 高分子化合物 ，又可称为高分子或巨分子。 大多数塑料质轻，化学性稳定，不会锈蚀；耐冲击性好；具有较好的透明性和耐磨耗性；绝缘性好，导热性低；一般成型性、着色性好，加工成本低； 当然塑料也有不少缺点， 大部分塑料耐热 性差，热膨胀率大，易燃烧；尺寸稳定性差，容易变形；多数塑料耐低温性差，低温下变脆；容易老化；某些塑料易溶于溶剂。 因为本设计是遥控玩具汽车，对材料的很多要求不是很多，因而这些缺点和本设计本不冲突。 聚酰胺 Polyamide（简称 PA，俗称尼龙 ） 尼龙 6（ PA6） 尼龙 6 又叫 PA6，聚酰胺 6。 学名： 聚己内酰胺 尼龙 6 为 由单体 己内酰胺 经开环聚合 反应生成的线 线型聚酰胺 ，具有唚NH(CH2)5CO 重复单元结构。 尼龙 6 的熔点较低，而且工艺温度范围很宽。 它的抗冲击性和抗溶解性比尼龙 66塑料要好 ,但吸湿性也更强。 弹性比 PA66大，疲劳弹性 为了提高尼龙 6 的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。 玻璃就是最常见的添加剂，有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶，如 EPDM 和 SBR 等。 对于没有添加剂的产品，尼龙 6 塑胶原料的收缩率在 1%到 %之间。 加入 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 4 页 共 66 页 玻璃纤维添加剂可以使收缩率降低到 %（但和流程相垂直的方向还要稍高一些）。 成型组装的收缩率主要受材料结晶度和吸湿性影响。 实际的收缩率还和塑件设计、壁厚及其它工艺参数成函数关系。 尼龙 6 注塑干燥处理由于尼龙 6 很容易吸收水分，因此加工前的干燥特别要注意。 尼龙 6 注塑工艺参数熔料温度： 240250℃ ，对于增强品种为 250~280C。 尼龙 6抗拉强度和耐磨性优异，有弹性，主要用于制造合成纤 聚己内酰胺维，也可用作工程塑料。 其 典型应用范围由于有很好的机械强度和刚度被广 泛用于结构部件。 由于有很好的耐磨损特性，还用于制造轴承 、齿轮。 汽车用高性能增强尼龙 6复合材料制造发动机周边部件，如进气歧管、发动机罩盖。 尼龙 610(PA610) 尼龙 610 易于成型，性能介于尼龙 6 和尼龙 66 之间。 最大特点是吸水变化很小，尺寸稳定，硬度较高，耐磨性比尼龙 6 稍差，但可替代尼龙 6和尼龙 66 制作精密尺寸产品。 尼龙 66 ： 尼龙 66 为聚已二酰已二胺，工业简称 PA66。 常制成圆柱状粒料，作塑料用的聚酰胺分子量一般为 万～ 2万。 各种聚酰胺的共同特点是耐燃，抗张强度高（达 104 千帕），耐磨，电绝缘性好。 尼龙 66 主要用于汽车、机械工业、电子电器、精密仪器等领域。 从最终用途看，汽车行业消耗的尼龙 66 占第一位，电子电器占第二位。 大约有 88%的尼龙 66通过注射成型加工成各种制件，约 12%的尼龙 66 则通过挤出、吹塑等成型加工成相应的制品。 由于尼龙 66 优良的耐热性、耐化学药品性、强度和加工方便等，因而在汽车工业得到了大量应用，目前几乎已能 用于汽车的所有部位，如发动机部位，电器部位和车体部位。 发动机部位包括进气系统和燃油系统，如发动机气缸盖罩、节气门、空气滤清器机器外壳，车用空气喇叭、车用空调软管、冷却风扇及其外壳、进水管、刹车油罐及灌盖，等等。 车体部位零部件有：汽车挡泥板、后视镜架、保险杠、仪表盘、行李架、车门手柄、雨刷支架、安全带扣搭、车内各种装饰件等等。 车内电器方面如电控门窗、连接器、保鲜盒、电缆扎线等。 PA66 可生产电子电器绝缘件、精密电子仪器部件、电工照明器具和电子电器的零部件等，可用于制作电饭锅、电动吸尘器、高频电子食品加热器等。 PA66 具有优良的耐焊锡性，广泛用作接线盒、开 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 5 页 共 66 页 关和电阻器等的生产。 阻燃级 PA66 可用于彩电导线夹、固定夹和聚焦旋钮。 列车客车的门把手、货车的制动器接合盘等可用 PA66 制作。 其它如绝缘垫圈、挡板座、船舶上的涡轮、螺旋桨轴、螺旋推进器、滑动轴承等也可以用 PA66 制作。 高抗冲击性尼龙 66 还可制作管钳、塑料模具、无线电控制车身等。 未增强级尼龙 66 通常用于制造低蠕变、无腐蚀的螺母、螺栓、螺钉、喷嘴等；增强级尼龙66用于生产链条、传送带、扇叶、叶轮和脚手架固定脚扣等。 在家具行业中，也经常采用尼龙 66 制造的连接件、装饰 品、抽屉滑轮、滑轨等。 另外，大量的用品用具也直接以尼龙 66 来制造，如：齿轮、扇叶、缝纫机凸轮、洗衣机脚，一些以汽油为动力的机械，如割草机。 军事上，刺刀鞘、密件套和火药带等。 45 钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达 45～ 52HRC。 40Cr 等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn，经调质和表面高频淬火后， 表面硬度可达 50～ 58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用 38CrMoAIA氮化钢。 这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。 与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。 45 号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。 但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好， 45 号钢可以淬硬至 HRC42~46。 所以如果需要表面硬度，又希望发挥 45钢优越的机械性能，常将 45钢表面淬火 (高频淬火或者直接淬火 )，这样就能得到需要的表面硬度。 1. 45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于 HRC55（最高可达 HRC62）为合格。 实际应用的最高硬度为 HRC55（高频淬火 HRC58）。 2. 45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 6 页 共 66 页 调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。 但表面硬度较低，不耐磨。 可用调质 +表面淬火提高零件表面硬度。 如果用 45号钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体， 失去渗碳处理的优点。 现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到 %芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。 %从来没见过实例，只在教科书里有介绍。 可以采用调质 +高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。 GB/T6991999标准规定的 45钢推荐热处理制度为 850℃正火、 840℃淬火、 600℃回火，达到的性能为屈服强度≥ 355MPa GB/T6991999标准规定 45钢抗拉强度为 600MPa，屈服强度为 355MPa，伸长率为 16%，断面收缩率为 40%，冲击功为 39J 合金钢 ： 合金钢 alloy steel 钢里除铁、碳外，加入其他的元素，就叫合金钢。 在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。 根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。 合金钢种类很多，通常按合金元素含量多少分为低合金钢（含量 5%），中合金钢（含量 5%～ 10%），高合金钢（含量 10%）；按质量分为优质合金钢、特质合金钢；按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢（ 如软磁钢、永磁钢、无磁钢）等。 在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、碳元素以外，还含有一定量的合金元素，钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种，这种钢叫合金钢。 各国的合金钢系统，随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同，国外以往曾发展镍、硌钢系统，我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、铅、稀土为主的合金钢系统 合金钢在钢的总产量中约占百分之十几，一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为 8大类，它们是：合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不 锈钢、耐热不起皮钢，电工用硅钢。 调质钢 1．中碳型合金钢，合金元素含量较低； 2．强度较高； 3．用于高温螺栓、螺母材料等。 弹簧钢 含碳量比调质钢高； 2经调质处理，强度较高 抗疲劳强度较高； 3用于弹簧材料。 滚动轴承钢 1高碳型合金钢，合金含量较高； 2具有高而均匀的硬度和耐磨性； 3用于滚动轴承。 合金工具钢 量具钢 1高碳型合金钢，合 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 7 页 共 66 页 金元素含量较低； 2具有高的硬度和耐磨性，机加工性能好，稳定性好； 3用于量具材料。 特殊性能钢 不锈钢 1低碳高合金。