水路两栖艇的设计毕业设计论文.doc

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1、摘 要水陆两栖快艇，是一种既能在路上行驶，也能在水里行动的两栖交通工具。这种交通工具，具备一般汽车的功能和主要部件，也包含船的功能和主要部件，是一种新型交通工具。本文主要叙述水陆两栖快艇的机械式设计方案，包括外形的设计，内部传动系统的设计，分动器的设计，轮胎收放的简略设计以及密封设计。本设计中，采用以车为主，附加船体功能的原理。选用马自达6为设计模板进行设计与改造。首先，介绍了国内外水陆两栖快艇的发展历程，叙述了选题的原因。然后介绍了本设计选取的主要汽车构架，并根据此设计了整体的外形，并沿用了选取车型的发动机、离合器、变速箱、主减速器以及差速器。在此基础上，计算出水中以及陆地上的形式阻力，并根

2、据阻力选取了适当的螺旋桨。然后设计了内部主要部件的位置，并计算了整体的重心位置。随后设计了分动器，以此实现水陆两栖的控制。然后大略进行了轮胎收放结构以及方向控制的设计。最后，对密封进行了大略的论述。达到了任务所要求的水陆两用的功能以及保证了在陆地上和水中的速度。关键词： 水陆两栖、交通工具、设计各位如果需要此设计的全套内容（包括二维图纸、中英文翻译、完整版论文、程序、答辩PPT）可加QQ695939903，如果需要代做也请加上述QQ,代做免费讲解AbstractAmphibious vehicle is a vehicle that not only travel on the land bu

3、t also on the water.The vehicle is new, because it not only has the fundament and functions of normal cars but also has the fundament and functions of boat.This paper mainly describes the design scheme of mechanical type amphibious vehicle,including the contour design, the design of internal transmi

4、ssion system, sub actuator design, simple design of tire storage and seal design. First of all, introduced the domestic and foreign amphibious speedboat development course, describes the topics of the reason. And then introduces the main vehicle frame of the design, and design the overall shape acco

5、rding to this, and follows the selection models of the engine, clutch, gearbox, the main reducer and differential. On this basis, calculation of water and land in the form of resistance, and the resistance of the proper selection of the propeller. Then the design of the main parts of the internal po

6、sition, the position of the center of gravity and the calculation of the overall. Then the design of the actuator, so as to realize the amphibious control. Then the design of control and simple structure and the direction of the tire. Finally, the seal of general discussion.KEY WORD: Amphibious,vehi

7、cle,design. 目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论1.1 选题背景11.2 课题确立的意义21.3 本文主要研究内容2第二章 水陆两栖快艇总体方案选择2.1 传动系统设计概述32.1.1 汽车传动系统概述32.1.2 快艇传动系统概述32.2 总体方案的选择32.2.1 传动方式的选择32.2.2 传动系统的布置方案42.2.3 最终总体布置方案42.3 其他方案的确定42.3.1 轮胎收放系统42.3.2 方向控制52.3.2 密封52.4 本章小结5第三章 外形的设计3.1 外形的主要参数63.1.1 车辆首部形状设计63.1.2 中间截面轮廓设计73.1.3 尾部形状

8、设计83.2 整体的成型93.3 本章小结9第四章 水陆两栖快艇总体设计4.1 概述104.2 水陆两栖快艇技术参数确定104.2.1 质量参数的确定104.2.2 水路两栖快艇主要尺寸的确定104.3 水路两栖快艇主要性能参数的确定104.3.1 行驶动力性参数的确定114.3.2 燃料的经济性114.4 水陆两栖快艇主要部件的选择和布置114.4.1 发动机的选择和布置114.4.2 驾驶位置的确定114.4.3 传动系的布置114.4.4 螺旋桨位置的布置114.4.5 悬架系统的布置124.4.6 水陆两栖快艇材料的选用124.5 总体布置的计算124.5.1 轴荷计算以及重心位置的计

9、算124.5.2 船体入水深度的计算144.6 阻力的计算144.6.1 阻力成分及车辆结构对阻力的影响144.6.2 波浪对阻力和快速性的影响184.6.3 路上行驶阻力的计算184.7 抗沉性计算194.8 本章小结20第五章 分动器的设计5.1 分动器的原理和初步设计205.1.1 分动器原理205.1.2 初步计算215.2 分动器齿轮传动设计225.2.1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级225.2.2 初步计算传动主要尺寸225.2.3 确定传动尺寸255.2.4 校核齿根弯曲疲劳强度265.2.5 齿轮传动其它几何尺寸计算275.3 分动器传动轴的计算275.3.1 材料的选择

10、275.3.2 轴径的初步计算285.3.3 轴承的选择295.3.4 轴的结构设计295.3.5 轴的强度校核计算305.4 分动器结构设计及操作说明335.4.1 换档机构335.4.2 换档操纵装置335.5 本章小结34第六章 轮胎收放系统、方向控制系统及密封6.1 轮胎收放系统356.1.1 概略356.1.2 参考资料356.1.3 简略成型366.2 方向控制系统366.3 密封.376.3.1 概述376.3.2 大体方案386.4 本章小结39总 结39参考文献40致 谢42第一章 绪论1.1 选题背景现代生活讲究的是多用、便利、安全、快捷，渐渐的人们希望汽车不单单是汽车，还

11、能行走于陆地，于是水陆两栖的快艇应运而生。水陆两栖快艇在旅游或者军事方面有重要意义，可以不受水陆变化的干扰，方便行走位置，带来很多的便利。尤其如今的旅游业空前发展，各种景点水陆景点的变化甚多，多次的换乘必然造成麻烦以及经济上的不划算，水陆两栖快艇的出现很好的解决的这类问题，为出行旅游观光提供了便利。2009年，青岛盛世飞洋海上旅游有限公司（中国盛世投资有限公司全资子公司），顺应时代潮流，将澳大利亚“冒险鸭”水陆两栖船独家引入中国、引入青岛魅力海岸，并应用于开展水陆两栖观光旅游，填补了中国旅游市场的空白，为中国旅游市场开辟了新思路。针对国外引进的水陆两用船的不足及广大游客的建议和要求，中国盛世投

12、资有限公司组织国内的几家军工企业，购买了澳大利亚与韩国的先进车船技术，成立了中国唯一经官方认证的“水陆两栖船”研发中心与总装基地，不断对水陆两用船进行改进，先后研究、设计并制造出更安全、更舒适、更豪华的，具有中国自主知识产权的第二代、第三代“冒险鸭”水陆两栖船，并投入日常运营，深受游客喜爱与好评。第二代“冒险鸭”水陆两栖船：第二代“冒险鸭”水陆两栖船船体采用玻璃钢加铝合金材质制造而成，发动机为美国康明斯高级发动机，采用四轮驱动方式，总质量19吨，可乘坐26位乘客，满载吃水1.2米，水上最高航速为7kn/h，陆地最高时速为80km/h。在自澳大利亚引进的第一代“冒险鸭”两栖船的基础上，第二代“冒

13、险鸭”水陆两栖船增加了平衡浮翼，使船体在海航是更加平稳；改进了进出风道，使船舶散热更加顺畅；采用了更加先进的动力切换系统，使水陆转换更加便捷；安装了GPS导航系统和船内远程监控系统，使船舶的管理更加方便清晰。第三代“冒险鸭”水陆两栖船：第三代“冒险鸭”水陆两栖船为全钢车身，发动机为美国康明斯高级发动机，采用四轮驱动方式，总质量为18吨，可乘坐27位乘客，满载吃水为1.14米，陆地最高时速为80km/h，海上最高航速为5kn/h。在第二代“冒险鸭”两栖船的基础上，第三代“冒险鸭”水陆两栖船摒弃了平衡浮翼，采用了更加先进平稳的船体自动平衡系统；摒弃了繁琐的电动楼梯门，采用了更便捷的水密封安全踏步门

14、；在散热方面也采用了更高端的水陆一体散热系统；在内饰方面也有巨大的改进，设计了更加豪华舒适的可调控椅。 水陆两栖观光项目风靡世界发达国家，在澳大利亚的布里斯本，新加坡，加拿大的渥太华、蒙特利尔、多伦多、新斯科舍，美国的纽约、华盛顿、迈阿密、费城、乔治等多个城市均运营多年。青岛盛世飞洋海上旅游有限公司自澳大利亚引入中国青岛的“冒险鸭“水陆两栖观光项目，在澳大利亚已经有历经10多年的成熟运营体系。自2009年， 在青岛奥帆中心运营以来，“冒险鸭”水陆两栖观光项目以其新奇独特的海陆观光方式、先进的产品理念、成熟的运营模式吸引了众多国内外游客前来体验，并赢得了社会各界的认可和好评。由于其水陆畅行的特性

15、，水路两栖船两栖观光项目在拥有旅游景观地域整合优势、充足客源及复合要求的水域的旅游城市或旅游景区内均有其独特的运营优势。水陆两栖观光项目必定拥有巨大的发展空间和市场前景。1.2 课题确立的意义通过本课题的确立和设计，为这种新型交通工具的发展提供了新的设计思路，为以后的设计者的设计以及优化提供参考。而且锻炼了自身的自主创新能力，也加深了对机械知识的理解，巩固了大学期间学习的知识。1.3 本文主要研究内容在水陆两栖交通工具领域进行以下设计： （1）提供一种可能的设计方案； （2）对自己的设计方案进行外形设计； （3）进行内部结构的设计； （4）进行水陆可行性的设计； （5）进行水陆分动器的设计；

16、（6）轮胎收放以及方向控制的大略设计； （7）船体密封的简略概述。第二章 水陆两栖快艇总体方案选择2.1 传动系统设计概述水陆两栖快艇兼具汽车和快艇两者的特点，行动便利，在设计时贯彻以车为主体，在此基础上添加快艇结构的理念。 2.1.1 汽车传动系统概述所谓汽车传动系统，就是动力从发动机传出，到达驱动轮所在的轴之间的传动系。汽车的传动系统分为机械传动、液力-机械传动、液力传动和电传动等类型。我的设计采用机械传动的类型。功用为：（1） 汽车在能满足所需要的行驶速度的情况下能协调变速，满足特殊地点所需要的速度和牵引力；（2） 汽车拥有较好的机动性和燃料的经济性；（3） 汽车能实现倒车功能，以及转弯

17、时的差速功能；（4） 动力传递能经离合器控制可以结合以及分离。为了完成上述要求，传动系要由发动机、离合器、变速箱、主减速器、差速器等构成。 2.1.2 快艇传动系统概述水陆两栖快艇除了具备上述要求的功能外，还要具备水上行驶能力，在上述基础上，还应该具备的功能为：（1） 陆地上行驶的时候，发动机将动力传递给驱动轮所在的轴；（2） 在水中行驶的时候，发动机将动力传递给螺旋桨；（3） 入水以及登陆的时候，驱动轮以及螺旋桨同时工作。为了实现上述功能，就需要有分动器、螺旋桨，主要靠分动器实现水陆转化时的动力传出的转变。2.2 总体方案的选择在陆地上行驶时，和普通汽车一样，在水中行驶时，靠螺旋桨带动，此时

18、将车轮收起以减小阻力。为了保证在水中行驶的稳定性以及安全性，尽量保证整体的重心偏后，还要在其中加入密封舱。 2.2.1 传动方式的选择依据“以车为主，车船结合”的理念，先进行陆上行驶的传动方案的大体设计，再根据水中行驶的要求进行改进设计。对于整体的尺寸，选取马自达6为基本设计模型，选取其所有的轮距，前后车轮的轴距，以及轮胎的尺寸。汽车传动系统分为机械传动、液力-机械传动、液力传动和电传动等类型。其中机械式传动系统工作可靠、应用最为广泛；液力-机械式传动系统操作简便，但结构较复杂、造价较高、机械效率较低；静液式传动系统存在着机械效率低、造价高、使用寿命和可靠性都不够理想等缺点；电力式传动系统使汽

19、车的总体布置简化、使用寿命延长，但也有质量大、效率低、消耗较多的有色金属等缺点。综合以上因素，本设计中选用机械式传动系统。 2.2.2 传动系统的布置方案 机械传动系统的布置方案有：发动机前置、后轮驱动的FR方案，发动机前置、前轮驱动的FF方案，发动机后置、后轮驱动的RR方案，发动机中置、后轮驱动的MR方案，四轮驱动的4WD方案等。下面对各布置方案进行分析：（1）FR方案：结构简单、工作可靠；（2）FF方案：将发动机、变速器、主减速器等都装置在汽车前面，结构紧凑，操作简单，但将使整体重心过于偏前，不符合快艇行驶的船舶动力性要求；（3）RR方案：将发动机、离合器和变速器都置于驱动桥之后，更容易做

20、到总体质量的前后分配，但是在此种情况下，发动机冷却情况较差，发动机和变速器、离合器的操纵机构都较复杂；（4）MR方案：发动机置于汽车的中部，其优缺点介于FF和RR之间；（5）4WD方案：越野能力强，但结构复杂，不便于控制，增大了总体质量，不利于水上行驶。 根据这些资料，考虑选取的汽车模板，选取发动机前置后轮驱动的方案，在模板的基础上进行整体的改进，尽量将重心后移，满足整体的传动要求。 2.2.3 最终总体布置方案根据马自达6的整体尺寸，总体使用机械传动方案，采用发动机前置后轮驱动的方案，在能满足各方面要求的情况下进行总体的设计。2.3 其他方案的确定 2.3.1 轮胎收放系统根据专利US 20

21、06/0148340，确定了轮胎收放的大体方案，在水中行驶时将轮胎收入车内，减少水肿行驶的阻力，能有效的提高水中的速度和灵活性。 2.3.2 方向控制沿用一般车辆的控制系统，在前轮设置横向转向拉杆控制方向。在水中的方向控制主要靠舵的转动来实现，具体情况本文不做论述。 2.3.2 密封根据一般船舶螺旋桨处的密封方法，应用到轮胎和车体以及收放悬架系统和车体之间的密封。2.4 本章小结本章主要叙述了水陆两栖快艇陆地上以及水中传动系统方案的确定，以及轮胎收放系统、方向控制、密封方面的方案确定。第三章 外形的设计3.1 外形的主要参数现在的两栖交通工具都在追求高速化和便捷化，通过增加发动机的功率提高总体

22、的速度也使得总体的重量不断增加，所能提供的功率和总体的重量呈现出饱和的趋势，目前很难继续通过改进发动机来提高行驶的速度，因此，对于外形的设计成为了比较有价值的研究点。水陆两栖快艇的外形，直接和水接触，是行驶过程中阻力的产生部位，合理的外形能有效的减小阻力的产生，在总体的建模过程中，使用solidworks进行设计，通过分层设计，以及对于首部、中部以及尾部的参数要求，模拟出了一个以跑车外形为理念加入船体外形概念的总体外形。 3.1.1 车辆首部形状设计图 3.1 主要船首形状 经过研究表明，水陆两栖快艇在水中的行驶阻力主要来源于黏压阻力，它的大小和船体首部的形状有着直接关系。车首的形状设计包括两

23、个大的方面，一方面是车首的总体外观构型；另一个方面是车首入流攻角以及车首导流角的设计。车首的入流攻角对于破浪性的有很大的影响，破浪性越好，车首的堵水现象越小，能有效的减小阻力；导流角对于行驶过程中车头的堵水情况有很大影响，车首堵水会增加首尾的压力差，从而加大行驶的阻力。车首的总体外观构型比较经典的有下面几种，如图 3.1 所示。 图3.2 导流角 图3.3 入流角 3.1.2 中间截面轮廓设计水陆两栖快艇的中间轮廓的设计可以参考滑行艇的形状。滑行艇的外形有很多，有平底型、高速型、圆舭型、V型艇、倒V型艇和双体型等。一般认为处于过渡状态航行的艇，艇体采用高速圆舭型为宜，船体的各种圆舭型见图3.4

24、所示。过渡型快艇以圆舭型剖面居多，因而很多场合常常称过渡型快艇为圆舭艇。就一般来说，这种类型的快艇的前部不但呈凸形有比较大的底部斜升角，而向尾部方向凸形变小，斜升角变小，可以趋向于零度。选用这样的剖面形状，能有效使快艇在波浪中的冲击减小，而后体形状能有效加大水动力的作用。现在国内的水陆两栖轮式车，大多数使用平底。平底可以增加高速滑行车辆的滑行面积，但是不适用于排水型以及过渡型的车辆。根据上面的叙述，对所设计的处于过渡阶段的水陆两栖快艇的外形，选用高速斜底圆舭型底面结合车辆实际侧面形状得到中间轮廓。图3.4 船体圆舭型 3.1.3 尾部形状设计图3.5 方尾后流动状态和虚长度 选用方尾，这基本是

25、所有的水面行驶快艇的共同特点。方尾船型最主要的优点是能降低高速行驶时快艇总体的阻力。当快艇高速行驶的时候，方尾的下端液面会低于船舷两侧的水面，水流在船尾的后部形成一个凹槽，就像整个快艇整体的延伸，如图3.5 a）所示。实际上，船体并没有这一部分的延伸，所以将延伸的这部分称为增加了“虚长度”。从阻力的观点来看，这一部分的相当于增加了船的长度，如图3.5b）。由于水线长度的增加，排水量的长度系数变小了，总的阻力也随之变小了。有人做过试验，证明了采用方尾的结构能是阻力下降1015。3.2 整体的成型根据上面的参数，以及考虑外形的美观程度，参考了跑车的外形，在跑车外形的基础上进行了适当的修改。得出的外

26、形如图所示。图3.6 基于solidworks的三维图具体的尺寸大小详见CAD绘制的图样。3.3 本章小结 本章主要根据一般船舶外形的各方面尺寸以及外形特性，并根据选取的模板及一般跑车的外形进行了外形的设计。首先以solidworks为平台设计了外形，然后在CAD图中进行了具体尺寸的标注。第四章 水陆两栖快艇总体设计4.1 概述水陆两栖快艇是一种在陆地上和水中性能要求高、负荷变化不大的新型交通工具。各总成本身性能指标影响其使用功能的好坏，但其使用功能的好坏更主要的取决于各总成之间结构性能的协调。因此水陆两栖快艇的总体设计在本设计中是重要的任务之一。4.2 水陆两栖快艇技术参数确定 4.2.1

27、质量参数的确定（1）水陆两栖快艇整体质量的估计由于采用马自达6的整体结构，再加上螺旋桨的结构，初步估计空车时候的整天质量为1882kg。车上乘坐人数为4人，在满人的情况下，每个乘客的体重取为65kg，经计算总重量为：G=1882+65*4=2142kg（2） 水路两栖快艇轴数和驱动形式的确定 因为总体重量小于3t，所以参照一般轿车设计手册，则可以采用两轴驱动，其驱动形式为42，根据对发动机选择与布置方式的论证，采用后轮驱动。（3） 水路两栖快艇轴荷分配 根据马自达6，则满载时前轴允许载质量810kg,为保证后论上有足够的附着力，后轮装用单胎时，空车后轴负荷应大于40%，由于发动机靠前，螺旋桨置

28、后，中心位置基本位于两轴中间位置，后轴负荷满足要求。 4.2.2 水路两栖快艇主要尺寸的确定（1） 水陆两栖快艇的轴距沿用马自达6的轴距，轴距为2675mm。（2） 水陆两栖快艇的前后轮距沿用马自达6的前后轮距，为1540mm。（3） 最小离地距离沿用马自达6的原始参数，最小离地距离为150mm。4.3 水路两栖快艇主要性能参数的确定 4.3.1 行驶动力性参数的确定（1） 发动机的选型初步决定沿用马自达6的原配发动机。经查阅相关资料了解到，这种发动机最大功率为108kW，最高转速为6500rpm，最大扭矩为183Nm/4000rpm，即在4000rpm的转速条件下能达到最大的扭矩，燃油类型为

29、汽油，燃油号为93号，供油方式是多点电喷。（2） 设计要求的行驶速度根据设计要求，要求在陆上行驶速度为50km/h，在水中的行驶速度为40km/h。 4.3.2 燃料的经济性根据选定的发动机型号，确定发动机排量为2.0L，进气形式为自然吸气，百公里耗油量约为5L。4.4 水陆两栖快艇主要部件的选择和布置 4.4.1 发动机的选择和布置（1） 发动机的选择发动机已经在上面选定了型号。（2） 发动机的位置布置沿用了马自达6的各种参数，因此决定发动机前置后轮驱动，在设计的时候尽量将发动机的重心安置在前桥的后端，以使整体重心尽量靠后分布。这样的布置尽管增加了中间的传动轴的长度，但是这样能使整体重心尽量

30、靠下，使乘客能更贴近地面，增加整体的安定性。 4.4.2 驾驶位置的确定水陆两栖快艇驾驶位置应符合驾驶人员在汽车行驶时习惯采用左置形式，考虑在海上形式是的安全性应尽可能降低中心，故其位置安排在前桥之后，发动机左侧（详见总体结构布局图）。 4.4.3 传动系的布置发动机，离合器，变速器连成一体安装在前桥梁架上，为保证乘坐人员的位置，各部件安放在水陆两栖快艇中线位置，通过传动轴将离合器，分动器，传动桥，螺旋桨相连。其中传动轴是十字万向联轴器。 4.4.4 螺旋桨位置的布置螺旋桨作为水陆两栖快艇在水种形式的驱动装置，宜放在水陆两栖快艇的末位置，即符合船舶动力学的要求。 4.4.5 悬架系统的布置水陆

31、两栖快艇悬架系统除了承受垂直载荷，水平力，驱动或制动力矩之外，还可以承受由于道路不平所以引起的冲击载荷，并使水陆两栖快艇在陆地上形式具有良好的乘坐舒适性。悬架系统的设计也是任务之一，此处的详细情况请见论文后面的介绍。 4.4.6 水陆两栖快艇材料的选用玻璃钢的相对密度在1.52.0之间，只有碳钢的1/41/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。因此，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中，都具有卓越成效。某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。耐腐蚀性好。对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较

32、好的抵抗能力。可设计性好。可以根据产品的形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择成型工艺。可以充分选择材料来满足产品的性能，如：可以设计出耐腐的，耐瞬时高温的、产品某方向上有特别高强度的、介电性好的，等等。工艺性好。工艺简单，可以一次成型，经济效果突出，尤其对形状复杂、不易成型的数量少的产品，更突出它的工艺优越性。因此船体结构决定采用玻璃钢为材料。4.5 总体布置的计算 4.5.1 轴荷计算以及重心位置的计算这种计算主要是针对水路两栖快艇在陆地上行驶时的需要.据力矩平衡原理，按下列公式计算各轴的负荷和水陆两栖快艇的质心位置（41）式中：各总成质量，kg；成质心到前轴的距离，m；总质量，kg； 重

33、心距前轴长度，m； 重心距前轴高度，m。 整理数值后如表所见。表41 主要部件的重量名称表示符号重量（kg）符号数值符号数值发动机4050.030.24变速器50.50.630.09螺旋桨系统1002.9750.09前桥系统10000后桥系统1502.6750梁架3501.30.09壳体1501.3370.35离合器1000.370.09整装油箱1501.40.09其它3051.3370.35前排乘客1300.9950.89后排乘客1301.8550.89已知 G=2142kg，算得： L=1.12m H=0.26m 4.5.2 船体入水深度的计算船体在水平面投影面积：S=10.27当入水深6

34、00mm时，可粗取修正系数k=1.1，与h成正比。由于 （42）所以 （43）式中： 水陆两栖快艇总质量。 密封舱中无水时： 在河水中 在海水中 密封舱完全打开时： （44） 则 （45） 在河水中 在海水中 由以上计算可得： 在河水中入水深度 ：0.2290.318。 在海水中入水深度 ：0.2230.309。4.6 阻力的计算 4.6.1 阻力成分及车辆结构对阻力的影响（1） 摩擦阻力摩擦阻力是作用在车俩水下湿面积上全部切向力的总和，他与水的粘度，流速及湿面积有关。两栖车辆的摩擦阻力被看作是总阻力中由直接靠近车辆表面或作用与车辆表面的粘性流体所形成的那一部分阻力，经验表明，这种表面摩擦力一

35、般同湿水面积和速度的1.8次方成正比例，即： （46）式中： 车辆的湿水面积； 车辆航速； 摩擦阻力系数。 肖赫尔在一系列著名实验中，推导出公式 （47）式中： 摩擦系数（雷诺数的一个函数）； 粗糙度系数（表面粗糙度的函数）； 流体密度。 其中： 1.0（在河水中） 1.03（在海水中） 故车辆的湿水面积为 （48） 取 =0.28m 表42 15的水中，和的典型值4.0830.43.8780.42.53.7190.43.03.6000.4 考虑到入水深度的不同，且计算本身有估计的成分，故取，则取为在海水中的极限速度，则即为极大值。则（2）形状阻力的计算形状阻力是作用于浸水中部分的车前正的静压

36、力与车后负的静压力之合力的理论值，其阻力值： （49）式中：形状阻力； 形状阻力系数。 根据巴甫米尔给出的近似公式得： （410）式中： 中横剖面面积（中横剖面，又称中站面，是通过车体长的的中点所作的横向垂直平面，将车体分为首尾两部分）；去流段长度。则 ： (3) 兴波阻力的计算车辆在航行中产生的波浪改变了车体周围得分压力，车首和车尾的波峰和波谷形成了流体动压力差，而且与车辆的运动方向有关，故称兴波阻力。从能量的观点来看，产生波浪必然消耗能量，而且只能由发动机提供动力去克服兴波阻力。运用量纲分析法，可得 （411） （412）式中： 兴波阻力系数，是一个无量纲的弗劳德数的函数，表示单位面积上兴

37、波阻力与动压力之比。 约求得 。 总阻力为 （4）水中行驶功率校核 在海中应有的功率为 约为 83kW。 选用的发动机最大功率为108kw。 离合器效率约为0.97。 变速器效率约为0.9。 分动器效率约为0.95。 所以螺旋桨可以得到的最大功率为 。 满足海上行驶所需要的功率。 4.6.2 波浪对阻力和快速性的影响（1）车辆在波浪中航行将产生纵摇，横摆，和升降阻力，因此会引起阻力增加和航速降低。一般认为，引起阻力增加的主要是纵摇和升降运动所致，横摇次之，而且所增加的阻力至于车辆的振幅等参数有关（2）波浪遇到车体时，被车体反射而产生反射水波。反射水波的能量正是车辆阻力增加值的一部分。水陆两栖快

38、艇总阻力 （413）式中： 4.6.3 路上行驶阻力的计算4.7 抗沉性计算 4.8 本章小结本章主要叙述了总体方案的具体选择。在上一章确定的外形的基础上，进行了总体质量的计算，计算了重心的位置。还计算了水中以及陆地上行驶时受到的阻力，并根据选取的发动机的功率校验了可行性。最后进行了防沉性的计算。第五章 分动器的设计5.1 分动器的原理和初步设计 分动器是水陆两栖快艇水陆转换的重要转换机构，起到水陆转换的作用。通过换挡机构，改变分动器的输出轴，从而达到水陆转换的功能，具体的设计如下面的叙述。 5.1.1 分动器原理通过分析比较，得分动器原理图如图5-1所示。图5-1分动器原理图在图5-1中，轴

39、1为输入轴，与变速器输出轴相连。轴3为输出轴，通过一系列传动装置与螺旋桨相连。轴4为另一个输出轴，轴端有一锥齿轮与后桥上另一个锥齿相连，构成主减速器。2、5为接合套，图示位置皆处于空档状态。通过拨叉拨动5向左移动可接通驱动桥，拨动2向左移动可接通螺旋桨，同时使2、5向左移动则同时接通后桥和螺旋桨。 5.1.2 初步计算5.2 分动器齿轮传动设计分动器内齿轮转速较高，为减小冲击和噪音，提高寿命，该齿轮副选择斜齿圆柱齿轮传动。按表5-1中变速器在不同档时的最大转矩及对应转速计算。已知条件：小齿轮输入转矩：小齿轮转速： 传动比： 5.2.1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级大、小齿轮均选用45号钢

40、，小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，查表得齿面硬度。平均硬度为在之间，选用8级精度。 5.2.2 初步计算传动主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。 （5-3） 式中各参数为：（1）小齿轮传递的转矩；（2）设计时，因v值未知，不能确定，故可初选载荷系数。本题初选取；（3）查表，取齿宽系数；（4）查表得弹性系数；（5）初选螺旋角，查表得节点区域系数；（6）齿数比；（7）初选，则。因为一对齿轮的齿数和以互为质数为好，以防止齿轮磨损集中于某几个齿上，而且为了保证最低车速不低于50km/h，故取，反算传动比得重合度轴面重合度：查表得重合度系数；（8）查表得螺旋角系数；（9）许用接触

41、应力由式4-4计算： （5-4）查表得接触疲劳极限应力为：。小齿轮应力循环次数为： （5-5）式中： 小齿轮转速4000r/min； a齿轮转一周，同一侧齿面啮合的次数，a=1.1； 齿轮的工作寿命，h。 取齿轮寿命为8年，每年工作日按250天计算，每天工作时间，即该水陆两栖快艇在陆上行驶时间按5小时计，则： 大齿轮的应力循环次数： 查得寿命系数： 取安全系数，得： （5-6） （5-7） 故取： 初算小齿轮1的分度圆直径，得 5.2.3 确定传动尺寸 5.2.4 校核齿根弯曲疲劳强度 （5-13） 式中各参数：（1）值同前；（2）齿宽；（3）齿形系数和应力修正系数当量齿数： 查表得：（4）查表得重合度系数（5）查表得螺旋角系数（6）许用弯曲应力，由式计算，查表得弯曲疲劳极限应力：查表得寿命系数，安全系数 故： 满足齿根弯曲疲劳强度。 5.2.5 齿轮传动其它几何尺寸计算（1）齿顶圆直径：式中 为齿顶高，得：