BL-01 叶片框一体件 · 受力与刚性校核

框体 + 直杆摇臂（直槽）一体；以摆动轴孔 ⌀18 为支点，分为叶片侧（杠杆长边）与摇臂侧（杠杆短边）

一体件体积 / 质量150.04 cm³ / 180 g

包络707.8×1123.5×10

实体 / 有效1 / true

杠杆比22.5 : 1

一、计算工况与材料

参数	符号	取值	来源
叶片有效面积	`A`	0.549 m²	实测框 + 形状系数 0.73
叶根力臂	`h`	537 mm	展向 1073.5 / 2
极端风速 / 阵风	`V`	30 / 40 m/s	GB 50009 + 顺桨
气动系数	`ρ·Cd/2`	0.735	ρ=1.225，Cd=1.2
材料	PA-CF	E=7 000 MPa，`[σ]`=67 MPa，`[τ]`=108 MPa	按 σ_b 120 / SF 1.8

二、载荷

载荷	公式	结果
单片风载荷	`F = (ρ·Cd/2)·A·V²`	30 m/s → 363 N；40 m/s → 646 N
叶根弯矩	`M = F·h`	30 m/s → 195.1 N·m
叶轴角气动力矩	`M_ax = Cm·(ρ/2)·A·c·V²`	40 m/s → 14.5 N·m
槽内销推力	`F_pin = M_ax / r_slot`	r=45.2 mm → 321 N
膜张力（帆布传给边条）	`T = T₀ + p·c/2`	40 m/s → 134 N/m

三、六个应力点（控制项在 ③）

#	位置	公式	数值	许用	SF	判定
①	框根部弯曲（梁模型）	`σ = M / (b·t²/6)` b=141.6，t=6	230 MPa	67	0.29	❌ 不适用
②	框根部膜拉压	`σ = T·span / (b·t)`	0.42 MPa	67	160	✅
③	摇臂根部弯曲（控制项）	`σ = M_ax / (w·t²/6)` w=22，t=10	39.5 MPa	67	1.69	✅
④	直槽壁挤压	`σ_c = F_pin / (w_slot·t)` w_slot=7.05	4.6 MPa	30	6.5	✅
⑤	销双剪切	`τ = F_pin / (2·πd²/4)` d=7	4.2 MPa	108	26	✅
⑥	摆动轴孔挤压	`σ_c = F_pin / (D·t)` D=18	1.8 MPa	30	17	✅

①为什么是「不适用」而不是「不合格」：叶片是「框 + 张紧帆布」的膜结构，风压由帆布以面内张力传到边框，框只承受边压（②的 0.42 MPa），并不承受悬臂弯曲。若按梁模型算，会得出 230 MPa 的假超限——这是之前一度把板厚加到 11 mm 的原因。

四、刚性（变形）校核

位置	公式	工况	变形	折算角度	判定
摇臂弯曲	`δ = F·L³/(3EI)` I = w·t³/12 = 1 833 mm⁴	11 m/s（运行）	0.058 mm	0.07°	✅ 预算 0.5°
摇臂弯曲	同上	40 m/s（顺桨）	0.77 mm	0.98°	⚠ 顺桨时不要求精度
销弯曲	`δ = F·L³/(3EI)` d=7，L=6	40 m/s	0.001 mm	—	✅
直槽与销间隙	`Δθ = 2·atan(0.05/45.2)`	装配	0.05 mm	0.13°	✅
边框翘曲	膜张力侧压，无弯矩	—	—	—	✅

五、结论

① 控制项是摇臂根部弯曲：39.5 MPa，SF 1.69 ⇒ 摇臂定为 宽 22 × 厚 10。
② 框体应力仅 0.42 MPa，由工艺而非强度控制（孔边壁厚 ≥1.5 mm），故边条取 16/6.5/10。
③ 运行工况（11 m/s）摇臂变形折算 0.07°，只占 ±0.5° 精度预算的 14%。
④ 直槽（非弧形）在 ±45° 内的销行程 24.4 mm，槽长 31.4 满足（含销径 7 + 两端余量 2）。

六、一体件参数汇总

项	值
框体	707.8 × 1073.5 × 6，边条 16/6.5/10
叶根梁 / 叶尖梁	20 / 30 mm（实心横梁，保证闭合）
摇臂（直杆）	长 50 × 宽 22 × 厚 10
直槽	长 31.4 × 宽 7.05（r 13.8 ~ 45.2）
摆动轴孔	⌀18（贯穿，挂旋转底座 + 作杠杆支点）
螺丝孔	16 × ⌀3.4
体积 / 质量	150.04 cm³ / 180 g（PA-CF 1.2）
包络	707.8 × 1123.5 × 10

公式与数值均可复算；材料许用值按 PA-CF σ_b 120 MPa / SF 1.8 取 67 MPa，实测后需重算。