# 叶根 / 摇臂 / 销轴 / 轨道 全链计算书

输入：V=20 m/s，ρ=1.225，Cd=1.2，弧面板 A=0.557 m²
材料：6061-T6（框）、40Cr 调质（销/轴）、Q235（轨道）

## 一、17 步计算

| # | 项目 | 公式 | 结果 |
|---|---|---|---|
| 1 | 风载合力 | F=½ρV²·Cd·A | **163.8 N** |
| 2 | 叶根弯矩 | M=F·H/2 | **82.9 N·m** |
| 3 | 叶根轴 Φ8 | σ=32M/(πd³) | **1650 MPa** ✗ |
| 4 | 叶根轴 Φ16 | 同上 | **206.3 MPa** ✓ |
| 5 | 叶根轴 Φ20 | 同上 | **105.6 MPa** ✓ |
| 6 | 销轴 Φ5 剪切 | τ=F/(2A) | **3.69 MPa** ✓ |
| 7 | 销轴挤压 | σ=F/(d·t) | **3.62 MPa** ✓ |
| 8 | 摇臂弯曲 | σ=M/W，W=bt²/6 | **2.09 MPa** ✓ |
| 9 | 摇臂座角焊缝 | τ=F/(0.707a·L) | **0.34 MPa** ✓ |
| 10 | 框-滑车 M8×4 | τ=F/(4A) | **0.81 MPa** ✓ |
| 11 | 保持扭矩需求 | = 叶根弯矩 | **82.9 N·m** |
| 12 | 蜗轮容量对比 | 需求/2.39 | **34.7 倍** ✗ |
| 13 | 制动器对比 | 需求/2.0 | **41.5 倍** ✗ |
| 14 | 轨道跨距 | L=2R·sin36° | **1763 mm** |
| 15 | 轨道惯性矩 | π(D⁴−d⁴)/64 | **277 264 mm⁴** |
| 16 | 轨道挠度 | 5wL⁴/(384EI) | **0.53 mm** ✓ |
| 17 | 轨道弯曲应力 | M/W | **10.1 MPa** ✓ |

## 二、结论

1. **叶根轴 Φ8 严重不足**：σ=1650 MPa（40Cr 调质 σs≈540）→ 必须 Φ16 以上，推荐 Φ20（105.6 MPa，SF 5.1）。
2. **销轴、摇臂、焊缝、螺栓全部通过**：应力 0.3~3.7 MPa，余量极大。
3. **保持扭矩不匹配（重大问题）**：风载需 82.9 N·m，蜗轮末级仅 2.39 N·m（差 34.7 倍），
   原选 2 N·m 制动器（差 41.5 倍）完全不够。三种处理：
   - A 加装摩擦盘/机械锁止，容量 ≥100 N·m；
   - B 只在风速 <6 m/s 时调角（此时 F=14.7 N，M=7.4 N·m）；
   - C 传动链整体放大 15 倍（不经济）。
   推荐 **A + B 并用**。
4. **轨道 Φ60×4 通过**：跨距 1763 mm，挠度 0.53 mm，应力 10.1 MPa。

## 三、待确认

| # | 事项 |
|---|---|
| 1 | 叶根轴改 Φ20 是否与摇臂座/销槽干涉 |
| 2 | 锁止方案选 A 还是 B |
| 3 | 风速调角门限取 6 m/s 是否可接受 |