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心血来潮,研究直升机

小花 2004/6/17 17:30:51

小花最近和老徐讨论问题的时候,突然发现直升机很好玩,呵呵,好象和轨道车的规律不一样嘛!
因为最近在模型展上也看到过很多直升机,因此发上来大家讨论讨论。

我们所看到的一般直升机,都是有两个桨的,如上图所示。

看一下主桨的传动结构,除了齿轮比上的差异外,似乎和现在流行的轨道车传动方式是一样的。

这个是尾桨,普通直升机离不开它。

以下引用一段话,来自 直升机乐园

以下内容为引用:
直升机飞行主要靠旅翼产生的拉力。当旋翼由发动机通过旋 转轴带动旋转时,旋翼给空气以作用力矩(或称扭矩),空气 必然在同一时间以大小相等、方向相反的反作用 力矩作用于旋翼(或称反扭矩),从而再通过旋 翼将这一反作用力矩传递到直升机 机体上。如果不采取措施予以平衡,那么这个反作用力矩就会 使直升机逆旋翼转动方向旋转。

小花存在的疑问是,轨道车是否存在这样的“反作用力矩”?
如果有,那么轨道车是靠什么来平衡这个力矩的?

呵呵,大家说说自己的看法:)

FlowJZH 2004/6/18 23:21:49

今天又和几位车友讨论了一下这个问题,但是还是无法顺利解释。

问题描述如下:

以车轴为转动中心,考虑一个杠杆的平衡问题。
如果这个杠杆不能被证明是平衡的,那么所谓的“第三轮抬起,后部没有任何支撑”的理论将站不住脚跟。

根据上面直升机的原理,轨道车在车轮向前转动的时候,轨道对于车体存在一个反力矩的作用。
图中红色箭头表示了这个反力矩,为顺时针方向。

车体自身重力,一般都分布于车轴的后方,因此其对于车轴的力矩也是顺时针。

导轮基本属于横向受力,小花觉得对于这里的力矩不能提供强有力的作用。

下面图中的兰色箭头所表示的逆时针力矩,应该是存在的。
否则车体不能保持“抬脚”的状态而会落下。

如果第三轮不着地,并且后导轮螺丝也不着地,那么目前小花无法找到一个可以匹配的力矩去对应。
不知大家有和想法?


苦瓜 2004/6/19 18:57:55

导轮虽然属于横向受力
但上大下小使车子倾侧这个力却不是横向的
做个图例:
此时车子倾侧 则第3轮必定悬空

但如果假设这时第3轮着地 则只有3个可能性:1.一边导轮一定不是都压在轨道上2.动力轮悬空。3.车身已经发生形变

小花 2004/6/19 19:40:37

苦瓜,我已明白你的意思。

但是我要指出的是,我所说的这一状态,是建立在下图之上的:

也即,车在侧倾的时候有支点1和支点2作为支撑,纵向转动轴是图中红色的线条
而你所说的状态,则只有支点1,纵向转动轴是图中兰色的线条。

其实你后面的分析说“一边导轮一定不是都压在轨道上”。
小花觉得无论是你我所说的哪种状态,因为轨道是圆的,而导轮也是圆的,都可以做到两个导轮贴在轨道上。
区别是导轮和轨道的接触点在圆周上的不同位置。

我觉得从平面上去看,你我的说法都没有破绽。
但是从楼上帖子中的竖直方向上去分析,你所说的这种方式存在致命伤。
后面腾空,唯一可能的施力物体只有导轮。
而导轮受力的确不是水平的,但是其所造成的力矩小花认为也是顺时针。
唯一可能的情况是所谓的导轮“抓轨”,小花觉得这太不现实了,不知道你的看法如何?

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小花 2004/6/19 21:39:28

上一张后导轮的受力图,说明小花为什么觉得后导轮受力导致的力矩也是顺时针的。
下图中的轨道是车在38节时候的等效状态,车重为静止时候的40倍。

N1和N2是轨道壁对导轮的作用力。
是作用在后导轮上并且略微向轨道的底部指的,所造成的力矩效果还是顺时针。
至于为什么要把轨道画成这个角度,以后讲解。

下面是实际的效果,兰色的尖头就是轨道对导轮的作用力。


[此贴子已经被FlowJZH于2004-6-19 22:20:04编辑过]

风烟无 2004/6/23 18:21:20

各位大哥大姐们,弹力的方向是垂直于接触面的耶,无论是哪种情况,导轮的受力都是垂直于轨道壁,平行于轨道底面的哦~~~~~

上面第二帖第三幅图的问题

是由于车子减速造成的!!

车子加速时反转距是顺时针的,轨道的底面给车子的支持力使车子受力平衡,当车子减速时反转距是逆时针的,所以车子前端翘起。导轮的受力不算大

不太会表答,能明白吗??

相对与车子来说受力是相反的,呵呵,自己慢慢研究吧
[此贴子已经被FlowJZH于2004-6-24 0:31:42编辑过]

小炫 2004/6/23 21:53:42

不可能的

小花 2004/6/24 0:52:22

很高兴“风烟无”车友你提供了宝贵的意见,对于这些问题,我的看法如下:

1. 上面画的N1和N2,的确是有问题的,通常意义下N表示弹力。
但是我想说明的是,上面的N1和N2,所要表达的意思是轨道对于导轮的施力,而不仅仅是弹力,原因如下:
a. 轨道对于导轮的力,除了弹力,还有摩擦力。
摩擦力的最大限度取决于轨道和导轮的最大静摩擦系数µ。
只要抬脚的角度的正切小于µ,均可以实现沿导轮方向的施力,大于µ,则造成飞车的隐患。
b. 之所以强调轨道对于导轮的施力应该沿着导轮,是因为这种形式是最符合导轮转动属性的。
即如果偏离导轮平面,则势必对中心产生力矩,需要轴承滚珠产生的反向力矩来平衡。
轴承滚珠的设计并不是支撑这类力的,因此效率必然会降低。

2. 对于车子加减速所造成的转矩不同问题,我认为你上面的分析有施偏颇。
轮子转动所造成的反转矩,仅取决于轮子受到的外力。
而车子加速和减速,特别是减速,在轨道车中,并不是全是因为轮子。
在整个弯道中,轮子始终提供的是克服外界阻力的动力,因此所受外力始终有向前的分量。
只要轮子受到外力有向前分量,则反转距就是顺时针。

车加速减速,要分是外因引起还是内因引起。
如果是自身刹车,没错,反转距是逆时针,因为车轮这个时候受到象后的摩擦力;
但是如果是外界因素,比如,用手捏住车轮,或者是给它提供一个类似轨道的阻尼,那么反转距就是顺时针。

我想“风烟无”车友可能受了一些RC车或者是真车的影响,但是请时刻记住在轨道车的世界中,需要考虑轨道的因素。
并且,轨道提供的是40个G的量,远大于车自身的重力。
[此贴子已经被FlowJZH于2004-6-25 15:56:11编辑过]

小鄭 2004/6/25 16:11:20

小花都知道38節會讓車子有40倍的重量產生.....在過彎狀態下馬達那一點扭距哪壓的住第三輪呢

又璧面對後下導輪的摩擦力....塑膠導輪不敢說一定....但以鋁導開封使用狀態,

要讓第三輪浮起絕對輕而易舉,

當然.....前後上下導輪間的大小差距之不同(須計算入車體變形產生)....沒有人說前翼上下導輪差距

要等於後翼上下導輪差距喔.....連前後翼總寬度的不同都可以是調整與試驗的項目,這些變動

絕對會讓每台車有不同的行走速度.....能說的是第三輪抬起對車速有絕對的幫助,

也是每個玩三輪車的玩家最想追求的完美狀態。

小花 2004/6/25 18:05:43

刚才请教小郑良久,了解了很多问题,但是也没有得到十分明确的答案。

小花认同“是第三輪抬起對車速有絕對的幫助”,也认为目前的情况就是“每個玩三輪車的玩家把第三轮抬起作为最想追求的完美狀態”。
因此,小花想从理论的角度去解决为什么第三轮会抬起这一问题(或者这是一种假象,有着其他原因),从而让大家在调整车的时候有明确的方向。

有以下几点是要说的:

1. 小花在这里说直升机,并不是说运用在轨道车上的效果就是靠这个反转距压主第三轮。
只是想说明,至少,不要从这个角度去理解第三轮会抬起。

2. 正是因为40倍重力作用于轨道,才使得小花觉得上图中N1和N2具有沿轨道壁向下的摩擦分量。
如果后下导轮受到向上摩擦力来维持“抬脚”,则N1和N2应该有沿轨道臂向上的摩擦分量才是。
但是这样,就没有力去平衡巨大的离心力的垂直车平面的分量了。

小花在外面现在不能画图,等周日回家后图片说明这一观点。
但是我想从上图中,直观地也能看出,那么大的重力,轨道臂势必要对导轮产生向轨道低部的摩擦才能平衡。

3. 前后翼上下导轮差距,在这一问题彻底解决后,则可以更加完美解决。
也就是上面的侧倾转动轴确定是哪一根后(红或蓝),通过几何计算,可以得出非常精确的值而做到4个导轮更加贴轨。

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