電動飛行器畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄 </b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　ABSTRACT2</p><p><b>　　第1章 緒論3</b></p><p>　　1.1 選題依據(jù)及研究意義3</p><

2、;p>　　1.2 問題提出與初步解決3</p><p>　　1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀4</p><p>　　1.4 技術(shù)支持5</p><p>　　1.5 市場前景5</p><p>　　第2章 電動飛行器的初步設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1 電動飛行器技術(shù)參數(shù)的初步確定6</p><

3、;p>　　2.2 電動飛行器總布置設(shè)計(jì)的任務(wù)6</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)原則和目標(biāo)6</p><p>　　2.4 電動飛行器設(shè)計(jì)過程7</p><p>　　第3章 電動飛行器主要部分的設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1 電動飛行器的整體及架構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.2 電動飛行器傳動機(jī)構(gòu)

4、的設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.3 電動飛行器操控裝置的設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.4 電動飛行器的動力設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.4.1 電機(jī)的工作原理9</p><p>　　3.4.2 電池的選擇9</p><p>　　3.5 電動飛行器螺旋槳的設(shè)計(jì)10</p><p>

5、;　　3.6 電動飛行器的平衡設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.7 電動飛行器逃生機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.8 電動飛行器的底盤設(shè)計(jì)12</p><p>　　第4章 電動飛行器底盤型式的選擇13</p><p>　　4.1 電動飛行器底盤軸數(shù)13</p><p>　　4.2 驅(qū)動布置形式的選擇

6、13</p><p>　　4.2.1 電動機(jī)前置后驅(qū)動13</p><p>　　4.2.2 電動機(jī)后置后驅(qū)動13</p><p>　　4.2.3 電動機(jī)前置后驅(qū)動13</p><p>　　4.2.4 電動機(jī)前置前驅(qū)動14</p><p>　　第5章 電動飛行器底盤參數(shù)的選擇15</p><

7、p>　　5.1 底盤材料的選擇15</p><p>　　5.2 電動飛行器整體質(zhì)量M015</p><p>　　5.3 電動飛行器的承載量M115</p><p>　　5.4 電動飛行器的總重量15</p><p>　　5.5 軸荷的分配16</p><p>　　5.6 底盤外廓尺寸參數(shù)的選擇16&l

8、t;/p><p>　　5.7 軸距L的選擇16</p><p>　　5.8 前輪距B1和后輪距B217</p><p>　　5.9 前懸Lf和后懸Lr17</p><p>　　第6章 底盤各總成的選擇與布置19</p><p>　　6.1 底盤動力裝置計(jì)算19</p><p>　　6.2

9、底盤輪胎的選擇21</p><p>　　6.3 底盤車輪半軸的選擇與計(jì)算21</p><p>　　6.3.1 半軸的結(jié)構(gòu)型式21</p><p>　　6.3.2 半軸的載荷計(jì)算及校核22</p><p>　　6.3.3 全浮式半軸強(qiáng)度校核22</p><p>　　6.4 懸架形式的確定23</p>

10、;<p>　　6.5 底盤車架的選擇23</p><p>　　6.5.1 車架橫梁形式的確定23</p><p>　　6.5.2 車架縱梁形式的選擇23</p><p>　　6.6 底盤總布置草圖的繪制24</p><p><b>　　第7章 結(jié)論25</b></p><p&g

11、t;<b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p><p><b>　　附 錄28</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源危機(jī)對傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展提出

12、了極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。電動飛行器具有良好的環(huán)保性能和以電力為動力的顯著特點(diǎn),既可以保護(hù)環(huán)境,又可以緩解能源短缺和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全。為了工業(yè)和人類的可持續(xù)發(fā)展,以使用電能的電動機(jī)作為驅(qū)動設(shè)備的電動飛行器能真正實(shí)現(xiàn)“零污染”，現(xiàn)已成為各國工業(yè)研發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目。因此,無論是從設(shè)計(jì)、研究和開發(fā)的觀點(diǎn)，還是從實(shí)用的角度來看，了解和掌握電動飛行器技術(shù)的社會需求會越來越大。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電動飛行器；新能

13、源；能源危機(jī)；電力</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the increasing serious environmental pollution and the energy crisis, the traditional industry is facing more and more severe challen

14、ges. Electric-aircraft with a good environmental performance and can be in electric energy to power ,can to protect the environment and may releieve the shortage of energy restructuring, and ensure energy security. To th

15、e sustainable development of the traditional industry and human, the word＇s major companies are starting to research various and new tapes of </p><p>　　Key words：Electric-aircraft；New-energy；Energy crisis；El

16、ectric power</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　電動飛行器的設(shè)想是應(yīng)當(dāng)今社會的發(fā)展而提出的。</p><p>　　1.1 選題依據(jù)及研究意義</p><p>　　隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國目前已發(fā)展成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，國際地位大幅提高，成為引領(lǐng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的火車頭。在剛

17、剛閉幕不久的政府工作會議上，國家進(jìn)一步確定了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略決策。在國家大政方針的引導(dǎo)下，國家經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，人民的生活越來越好，經(jīng)濟(jì)收入也越來越高，走出戶外，追求健康、舒適生活的欲望也越來越高，對環(huán)保、安全出行方式的呼聲也越來越高。近年來，隨著國家大小節(jié)假日政策的實(shí)行和積極鼓勵(lì)旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，外出旅游的人數(shù)和頻率越來越高，旅游經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已經(jīng)成為拉動國家經(jīng)濟(jì)增長的一個(gè)重要指標(biāo)。國家旅游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，不僅促進(jìn)了國人的外出旅游，而且也帶動了很

18、多國外游客的中國行。節(jié)日期間人們大量出行，各大名勝人潮涌動，導(dǎo)致交通擁堵，意外時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了游客們的出行。</p><p>　　目前，我國正在積極推進(jìn)城鎮(zhèn)一體化的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)行由城市帶動周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的政策，為此國家近年來積極發(fā)展近郊旅游，以旅游發(fā)展帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但是隨著家庭轎車的大量增加，交通擁堵問題日益嚴(yán)重，而且這種現(xiàn)象有愈來愈嚴(yán)重的趨勢，高峰期特別是大小節(jié)假日的擁擠與堵塞，就是最好的例證。<

19、;/p><p>　　1.2 問題提出與初步解決</p><p>　　近郊旅游以及短距離一日工作圈的現(xiàn)實(shí)狀況，采用的主要交通工具就是小轎車，然而隨著社會的發(fā)展，當(dāng)前使用的轎車凸顯出很多問題。例如，能源的消耗逐年增加，二氧化碳的排放量與日俱增，環(huán)境污染、能源枯竭和交通堵塞問題也越來越嚴(yán)重。然而空中的情況卻大不一樣，在地面交通不堪重負(fù)的情況下，我們把目光轉(zhuǎn)向了遼闊的天空。但是如果單單僅靠航班出行，既

20、浪費(fèi)時(shí)間，價(jià)格也相當(dāng)昂貴。而且，民航客機(jī)航線單一，不能滿足大部分人的出行需求。同時(shí)，由于飛機(jī)制造維護(hù)價(jià)格昂貴、機(jī)場跑道建設(shè)、適航取證和一些安全因素的影響，私人飛機(jī)發(fā)展也受到嚴(yán)重的制約，使得空間資源沒能得到很好地利用。而電動飛行器，既可向電動汽車一樣在陸地上奔馳，也可像飛機(jī)一樣在空中飛行，是既環(huán)保又便利的新型交通工具。它的主要優(yōu)點(diǎn)在于：</p><p>　　（1）與普通汽車相比，它可以避開擁堵的交通，電力驅(qū)動環(huán)保節(jié)

21、約資源，提速較快，可以節(jié)約寶貴的時(shí)間。</p><p>　?。?）與飛機(jī)相比，不用按照航班規(guī)定時(shí)間出行，可以大大滿足人們的出行需求。</p><p>　　電動飛行器是以電力作為能源，可以依靠風(fēng)力發(fā)電、太陽能、蓄電池等提供動力，是解決環(huán)境污染和交通擁堵的一個(gè)突破口。</p><p><b>　　1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀</b></p>&

22、lt;p>　　新型近距離交通工具的開發(fā)和研究，國內(nèi)國外都有很多的形式，但都不是太近如人意。</p><p>　　目前,國內(nèi)也有很多機(jī)構(gòu)和飛機(jī)愛好者做了這些方面的研究，也取得了一定程度上的成果。但由于發(fā)明的都是一些簡易的飛行機(jī)構(gòu)，在很多方面不能滿足人們的出行需求和現(xiàn)實(shí)需要，因此不可能投入生產(chǎn)，更不可能形成規(guī)模。當(dāng)然，國內(nèi)也有一些以燃料電池作動力的飛行器，也取得了一定的成績，但沒有達(dá)到一個(gè)高度，不符合時(shí)代的發(fā)展

23、潮流，不符合人們環(huán)保、健康的出行需求。</p><p>　　國外有很多機(jī)構(gòu)做了很多這方面的研究，美國國家航空和航天局研究人員馬克·摩爾曾說：“當(dāng)你試圖融合它們時(shí)，你得到的是世界上最糟糕的東西，一個(gè)非常笨重、遲緩、昂貴的難以使用的車”。 美國在這個(gè)領(lǐng)域做了較多的研究，從早期的很多專利到部分制作試飛成功的汽車飛機(jī)，他們做了很多成功的嘗試。</p><p>　　莫爾·泰勒設(shè)計(jì)

24、了一款非常成功的汽車飛機(jī)，Aero-car可流暢地實(shí)現(xiàn)陸空行駛的交替進(jìn)行。泰勒使用玻璃鋼材料作為汽車車身，約3米長的傳動軸連接著發(fā)動機(jī)和螺旋推動器。其空中飛行時(shí)速為193公里，是第二輛也是最后一輛獲得聯(lián)邦航空局承認(rèn)的兼作汽車使用的飛行器。1970年，福特汽車公司甚至考慮生產(chǎn)Aero-car系列汽車飛機(jī)，但隨后長達(dá)十年的石油危機(jī)使那些計(jì)劃均告破滅。</p><p>　　另一款頗富前景的設(shè)計(jì)來自于華盛頓州溫哥華市的米

25、爾納·莫托斯公司(Milner Motors)設(shè)計(jì)的飛車Air-car。據(jù)米爾納的網(wǎng)站介紹，Air-car是一款四門四座飛車，飛行中機(jī)翼可以向機(jī)身后面折疊，此時(shí)寬度同豐田花冠汽車一般大小。它采用兩個(gè)導(dǎo)管風(fēng)扇(安裝在汽缸上的螺旋槳，比普通螺旋槳提供更多的推力)，在1000英里的飛行里程中速度達(dá)到每小時(shí)200英里。為保持飛車不超過地面速度限制，一臺40 hp發(fā)動機(jī)負(fù)責(zé)Air-car在地面行駛時(shí)使用，如圖1-1所示。當(dāng)在空中飛行的時(shí)

26、候機(jī)翼可以打開，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)飛行，如圖1-2所示。</p><p>　　圖1-1 汽車狀態(tài)下的Aero-car 圖1-2 飛行狀態(tài)下的Aero-car </p><p><b>　　1.4 技術(shù)支持</b></p><p>　　隨著工業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展、蓄電池技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)的日益成熟，可以為本設(shè)計(jì)提

27、供很多的技術(shù)支持。因此，只要在政府有效的政策引導(dǎo)下，建立技術(shù)創(chuàng)新新平臺，集成國家現(xiàn)有的科技資源，以實(shí)現(xiàn)聯(lián)合公關(guān)，并形成良好的運(yùn)作機(jī)制與相關(guān)的科技創(chuàng)新平臺。那么，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和建立節(jié)約環(huán)保型社會的宏偉目標(biāo)就指日可待，實(shí)現(xiàn)電動飛行、綠色出行、環(huán)保生活的夢想就一定能早日實(shí)現(xiàn)。 </p><p><b>　　1.5 市場前景</b></p><p>　　當(dāng)今社會隨著科技的發(fā)

28、展，飛行器產(chǎn)品也正向著節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、高自動化和智能化發(fā)展。隨著人們生活質(zhì)量和環(huán)保意識的日益提高，追求與自然協(xié)調(diào)發(fā)展已成為國際社會的共同。在環(huán)境污染，交通擁擠的現(xiàn)在，人類只能依靠科技的發(fā)展，利用電子裝備微型化和電子控制技術(shù)及智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源的低消耗和駕駛?cè)藛T人身的安全化、舒適化。目前，雖然電動飛行器這一項(xiàng)目在國內(nèi)尚屬空白，但是中國是世界上最大的潛在消費(fèi)市場，只要充分利用我國的這一天時(shí)地利的優(yōu)勢，創(chuàng)造出符合我國人民需求的電動飛

29、行器產(chǎn)品，走民族品牌化的道路，就能在世界各跨國公司的競爭中立于不敗之地。我們設(shè)計(jì)的純電動飛行器正是定位于50萬到60萬人民幣之間的中層階級消費(fèi)水平，它是根據(jù)美國空中飛行汽車進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)而成，類似于空中飛行汽車的外形構(gòu)架，主要面向城市里面30-40歲左右的購買人群，相信電動飛行器在中國這個(gè)巨大的市場上一定會有可觀的消費(fèi)前景。</p><p>　　第2章 電動飛行器的初步設(shè)計(jì)</p><p>

30、　　根據(jù)日益成熟的蓄電池、傳感器、計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)，參照電動汽車的工作原理和美國空中飛行汽車的設(shè)計(jì)理念，初步設(shè)想在改進(jìn)電動汽車操控裝置基礎(chǔ)上，給電動汽車加上螺旋槳等裝置，從而實(shí)現(xiàn)電動飛行器的構(gòu)想。</p><p>　　2.1 電動飛行器技術(shù)參數(shù)的初步確定</p><p>　?。?）質(zhì)量：2t，不能過重，只得比普通汽車稍重，因?yàn)檫€要考慮起升動力。</p><p&g

31、t;　?。?）飛行高度：≤300m，為了避開高樓，緩解如今日益嚴(yán)重的交通壓力。而且如若太高，導(dǎo)致空氣稀薄，以免駕駛員受到不必要的傷害。</p><p>　?。?）速度：≤300km/h ，不能太高也不能太低，以保證實(shí)用性。</p><p><b>　?。?）承載：兩人。</b></p><p>　?。?）飛行距離：300km，續(xù)航1.5小時(shí)。&

32、lt;/p><p>　　（6）長：4m，寬：2m，高1.7m。</p><p>　　2.2 電動飛行器總布置設(shè)計(jì)的任務(wù)</p><p>　?。?）從技術(shù)的先進(jìn)性、生產(chǎn)合理性和使用要求出發(fā)，正確選擇性能指標(biāo)、質(zhì)量和主要尺寸參數(shù)，提出總體設(shè)計(jì)方案，為各部件設(shè)計(jì)提供總體參數(shù)和設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　（2）對各部件進(jìn)行合理布置和運(yùn)動校核。<

33、;/p><p>　　（3）對飛行器底盤性能進(jìn)行計(jì)算和控制，保證飛行器主要性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　?。?）協(xié)調(diào)好底盤與電動飛行器總體之間的匹配關(guān)系，配合完成電動飛行器總體布置設(shè)計(jì)，使電動飛行器的整體性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)原則和目標(biāo)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)原則和目標(biāo)包括以下幾個(gè)方面。</p

34、><p>　　（1）電動飛行器的選型要根據(jù)飛行器類型、市場需求產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢和企業(yè)的產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。</p><p>　　（2）選型應(yīng)在對同類型產(chǎn)品進(jìn)行深入的市場調(diào)查、使用調(diào)查、生產(chǎn)工藝調(diào)查、樣品結(jié)構(gòu)分析與性能分析及全面的技術(shù)分析。</p><p>　?。?）應(yīng)從已有的基礎(chǔ)出發(fā)，對原有產(chǎn)品和現(xiàn)有樣品進(jìn)行分析比較，繼承優(yōu)點(diǎn)，消除缺點(diǎn)，采用已有且成熟可靠的先進(jìn)技術(shù)與結(jié)

35、構(gòu)，開發(fā)新產(chǎn)品。</p><p>　?。?）涉及應(yīng)遵守的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、法規(guī)、法律，不得侵犯他人專利。</p><p>　?。?）力求零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化，盡量采用輕金屬高強(qiáng)度復(fù)合材料和飛行器專用的機(jī)身和底盤結(jié)構(gòu)，盡量減輕飛行器整體質(zhì)量。</p><p>　?。?）本設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是將電動汽車和飛機(jī)融合在一起，用電動機(jī)代替發(fā)動機(jī)作為動力驅(qū)動，設(shè)計(jì)出一款

36、電動飛行器。</p><p>　　2.4 電動飛行器設(shè)計(jì)過程</p><p>　　（1）調(diào)查研究與初始決策：選定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并制定產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作及方針原則。</p><p>　?。?）總體方案設(shè)計(jì)：根據(jù)所選定的目標(biāo)機(jī)對開發(fā)項(xiàng)目制定的工作方針、設(shè)計(jì)原則等主導(dǎo)思想提出整體設(shè)想，即概念設(shè)計(jì)（concept design）或構(gòu)思設(shè)計(jì)。</p><p>　

37、　（3）繪制總布置草圖，確定電動飛行器結(jié)構(gòu)的主要尺寸、質(zhì)量參數(shù)與性能。</p><p>　　（4）電動飛行器底盤的設(shè)計(jì)及布置圖。</p><p>　?。?）電動飛行器總布置設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　（6）總成設(shè)計(jì)。</b></p><p>　　根據(jù)技術(shù)參數(shù)要求大致確定其整體設(shè)計(jì)外觀模型如圖2-1所示。<

38、/p><p>　　圖2-1 整體外觀模型</p><p>　　在對電動飛行器的性能特點(diǎn)有了初步了解和技術(shù)參數(shù)初步確定及外觀模型確定之后，就該對電動飛行器的主要部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　第3章 電動飛行器主要部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)電動飛行器的性能特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容大致有:電動飛行器的整體及架構(gòu)設(shè)計(jì)、電動飛行器的動力設(shè)計(jì)、

39、電動飛行器傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、電動飛行器的平衡設(shè)計(jì)、電動飛行器的螺旋槳設(shè)計(jì)、電動飛行器操控裝置的設(shè)計(jì)、電動飛行器逃生機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和電動飛行器的底盤設(shè)計(jì)幾部分。</p><p>　　3.1 電動飛行器的整體及架構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　電動飛行器的整體設(shè)計(jì)是指對構(gòu)成其各部分的綜合設(shè)計(jì)，但主要側(cè)重于電動飛行器外部結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中綜合考慮空氣動力學(xué)、材料力學(xué)性能（選材依據(jù)）、風(fēng)速、濕度、

40、大氣壓力對電動飛行器飛行材料的性能要求、飛行條件、飛行速度、飛行高度的限制，因此，整體設(shè)計(jì)直接決定了電動飛行器能否成功飛行以及駕乘人員的安全能否得到可靠保證。所以，在整體設(shè)計(jì)的選材上要參照飛機(jī)外觀的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，這樣才能保證電動飛行器的各項(xiàng)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。</p><p>　　飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)技術(shù)來源于飛機(jī)的使用要求與實(shí)踐，大使用載荷的能力，關(guān)于結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度問題，實(shí)際是指飛機(jī)結(jié)構(gòu)在使用當(dāng)中

41、承受各種載荷工況下最大使用載荷的能力。通常，飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)采用設(shè)計(jì)載荷法，即取安全系數(shù)乘以使用載荷即為設(shè)計(jì)載荷。一般安全系數(shù)取1.5，有時(shí)視情況還需乘以附加安全系數(shù)。靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為結(jié)構(gòu)的極限載荷(或極限應(yīng)力)大于或等于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)載荷(或設(shè)計(jì)應(yīng)力),其表達(dá)式為</p><p>　　Psj=fPsy (3-1)</p><p>　　

42、σsj=fσsy≤[σ] (3-2)</p><p>　　式中：Psj為設(shè)計(jì)載荷；Psy為使用載荷；f為安全系數(shù)；σsj為由Psj引起的元件應(yīng)力；σsy為由Psy引起的元件應(yīng)力；[σ]為極限應(yīng)力,當(dāng)元件受拉時(shí)即為材料抗拉極限應(yīng)力(或稱材料抗拉強(qiáng)度σb)，當(dāng)元件受壓時(shí)為抗壓臨界應(yīng)力。</p><p>　　所以，設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮各因素給設(shè)計(jì)帶來的

43、問題，逐漸校驗(yàn)各外部結(jié)構(gòu)、材料及飛行因素的可行性，完成電動飛行器整體及架構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.2 電動飛行器傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　電動飛行器傳動機(jī)構(gòu)主要由減速器與與傳動結(jié)構(gòu)組成，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是實(shí)現(xiàn)電動飛行器的減速與有效傳動，完成操縱機(jī)構(gòu)傳輸?shù)膭幼髦噶?，保證電動飛行器平穩(wěn)飛行和安全行駛。</p><p>　　電動飛行器動力傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿

44、足其對動力性能的要求和續(xù)駛里程的要求。</p><p>　　3.3 電動飛行器操控裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　電動飛行器操控裝置的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有:逃生控制、調(diào)速檔位、轉(zhuǎn)向、升降。是駕駛?cè)藛T通過操控裝置控制螺旋槳速度和升力從而實(shí)現(xiàn)電動飛行器的空中懸停與升降，從而改變電動飛行器的工作狀態(tài)。操控裝置應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：調(diào)速時(shí)只能實(shí)現(xiàn)一級變速、調(diào)速后要保證操控裝置與傳動機(jī)構(gòu)的有效嚙合，防止自

45、動變速或自動脫檔、保證調(diào)速安全平穩(wěn)進(jìn)行、操控裝置的操作要簡單靈活，保證駕乘人員都能簡單易懂。</p><p>　　3.4 電動飛行器的動力設(shè)計(jì)</p><p>　　電動飛行器的動力設(shè)計(jì)主要包括電動機(jī)和蓄電池的選擇兩部分。</p><p>　　3.4.1 電機(jī)的工作原理</p><p>　　電動機(jī)可分為交流電動機(jī)、直流電動機(jī)、交／直流電動機(jī)、控

46、制電動機(jī)、磁阻電動機(jī)及信號電動機(jī)等多種。適用于電力驅(qū)動的電動機(jī)可分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)兩大類。目前應(yīng)用最廣泛的是直流電動機(jī)，所以本設(shè)計(jì)也采用直流電動機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)。</p><p>　　直流電動機(jī)包括兩個(gè)在空間固定的永久磁鐵，一個(gè)為N極，另一個(gè)為S極。在磁極的中間，裝有一個(gè)轉(zhuǎn)動的線圈，它的首末兩端分別接到兩片圓弧形的換向片（銅片）上，兩個(gè)換向片之間、換向片與轉(zhuǎn)軸（與線圈一起旋轉(zhuǎn)）之間均相互絕緣，為了把電樞繞組

47、和外電路接通，在換向器上安置了兩個(gè)固定不動的電刷。由于電刷和電源固定連接，因此無論線圈怎樣轉(zhuǎn)動，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。由左手定則可知，通電線圈在磁場中受到逆時(shí)針的力矩作用。雖然電流的方向是交替變化的，但所受的電磁力的方向不改變，因此線圈可以連續(xù)的按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.4.2 電池的選擇</p><p>　　目前，在電動工業(yè)領(lǐng)域一般使用鉛酸蓄電池作為動

48、力能源，這種電池也常用于電動汽車上，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。所以，本設(shè)計(jì)采用鉛酸蓄電池作為電源。鉛酸蓄電池常見的有干荷電式蓄電池、濕荷電式蓄電池、閥控式蓄電池、免維護(hù)蓄電池、膠體蓄電池、水平板式蓄電池等。</p><p>　　動力鉛酸蓄電池與一般啟動用的蓄電池不同，既要求有瞬時(shí)大電流放電特點(diǎn)，又要求鉛酸蓄電池有持續(xù)大電流放電的能力。</p><p>　　3.5 電動飛行器螺旋槳的設(shè)計(jì)</p

49、><p>　　對于純電動飛行器而言，其螺旋槳的作用至關(guān)重要，它直接決定了電動飛行器的飛行穩(wěn)定性，和懸停能力。與傳統(tǒng)的直升機(jī)螺旋槳相比，采用四螺旋槳設(shè)計(jì)可以在現(xiàn)有技術(shù)水平上提高電動飛行器的機(jī)動性和運(yùn)載能力。影響螺旋槳性能的主要因素表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 </p><p><b>　?。?）槳葉角。</b></p><p>　　槳葉角隨半徑變化，其變化

50、規(guī)律是影響螺旋槳工作性能的重要因素。</p><p><b>　　（2）直徑。 </b></p><p>　　直徑是影響螺旋槳性能的重要參數(shù)之一。直徑增大拉力隨之增大，效率隨之提高。所以，在結(jié)構(gòu)允許的情況下，一般選用直徑盡可能大的螺旋槳。</p><p><b>　　（3）槳葉數(shù)目。</b></p><

51、;p>　　螺旋槳的拉力系數(shù)和功率系數(shù)與螺旋槳的槳葉數(shù)目成正比。輕型直升機(jī)一般采用雙槳葉，本設(shè)計(jì)中由于螺旋槳直徑不能過大，所以，選用四葉螺旋槳設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3.6 電動飛行器的平衡設(shè)計(jì)</p><p>　　旋翼機(jī)的縱向穩(wěn)定性問題，尤其是飛行員誘發(fā)振蕩(PIO ，Pilot Induced Oscillation)問題和推力過大（PPO,，Power Push Over

52、）問題是駕駛者最關(guān)注的問題。PPO問題實(shí)質(zhì)上是指遭遇突風(fēng)，旋翼機(jī)的旋翼升力突然被卸載，旋翼機(jī)的螺旋槳推力仍然保持，造成的低頭力矩相對過大，旋翼機(jī)發(fā)生前翻的嚴(yán)重飛行事故。旋翼機(jī)縱向穩(wěn)定性和螺旋槳推力線與重心相對位置有重要關(guān)系。旋翼機(jī)穩(wěn)定與否，取決于螺旋槳推，力線的高度。旋翼機(jī)的縱向運(yùn)動可用五個(gè)參數(shù)描述，空速、機(jī)身迎角、俯仰角度、俯仰角速度和旋翼轉(zhuǎn)速，其中最重要的是迎角。旋翼機(jī)的縱向俯仰運(yùn)動取決于螺旋槳推力、平尾力（升力和阻力）、機(jī)身阻力和

53、旋翼拉力（升力和阻力）。假如先不考慮平尾氣動力在兩種重心設(shè)計(jì)狀態(tài)下旋翼機(jī)要保持平衡，旋翼拉力力矩必須要和螺旋槳推力力矩組成相反力矩，高、低重心是相對螺旋槳推力線位置而言。當(dāng)遇到外界干擾，如突風(fēng)旋翼機(jī)迎角增加，槳盤迎角也隨之增加，則旋翼拉力增加，前行槳葉升力增加多些，后行槳葉升力增加的少些，這樣增加了槳葉的周期吹風(fēng)揮舞，使槳尖平面后倒。</p><p>　　綜上所述，無平尾低重心旋翼機(jī)縱向靜不穩(wěn)定，在PPO問題上是

54、極其危險(xiǎn)的，有風(fēng)和高速狀態(tài)下不能飛，而帶平尾低重心旋翼機(jī)，目前大多輕小型旋翼機(jī)的類型布局要求平尾面積足夠大，翼型動效能好，不易產(chǎn)生PIO問題，更不會產(chǎn)生PPO問題。</p><p>　　在垂直起降、空中懸停過程中四副旋翼系統(tǒng)提供全部升力，懸停時(shí)通過協(xié)調(diào)改變F1、F2、F3、F4、M1、M2、M3、M4的大小可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定懸停，例如同時(shí)減小F1、F3的大小，增大F2、F4的大小可以實(shí)現(xiàn)飛行器的俯仰運(yùn)動，此時(shí)扭矩平衡

55、，同理實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)操縱。如圖3-1所示，由懸停過渡到前飛的過渡飛行中飛行器的升力由旋翼以及機(jī)翼共同承擔(dān)飛行器的懸停到過渡前飛的操縱實(shí)現(xiàn)，過渡飛行時(shí)，通過懸停時(shí)的操縱方式可以對飛機(jī)姿態(tài)進(jìn)行微調(diào)，當(dāng)前飛速度達(dá)到一定程度時(shí)，機(jī)翼上的副翼、升降舵、方向舵也可以參與飛機(jī)的配平，實(shí)現(xiàn)飛行器的穩(wěn)定過渡飛行。實(shí)現(xiàn)旋翼的90度傾轉(zhuǎn)后，升力由機(jī)翼承擔(dān)，旋翼類似于螺旋槳，飛行器進(jìn)入固定翼飛機(jī)的飛行模式，飛行器的操縱將通過副翼、升降舵、方向舵完成，為了能夠保證飛行

56、平衡，需要設(shè)計(jì)匹配的飛行器機(jī)翼面積。</p><p>　　圖3-1 旋翼受力情況 </p><p>　　3.7 電動飛行器逃生機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　考慮路面行駛中交通的擁堵和空中飛行時(shí)的意外事故，電動飛行器內(nèi)部必須設(shè)有逃生裝置。</p><p><b>　　﹙1﹚降落傘。</b></p><

57、p>　　降落傘是最有效的控制逃生裝置，可以大幅度地降低空中事故的受傷率和死亡率，這一點(diǎn)已被國外大量使用實(shí)踐證明。</p><p><b>　　﹙2﹚氣囊。</b></p><p>　　氣囊是防止電動飛行器在陸路行駛正面碰撞時(shí)能防止乘員與其前方的物體撞擊。氣囊平時(shí)折疊在轉(zhuǎn)向盤轂內(nèi)或儀表板內(nèi)，必要時(shí)可在極短時(shí)間(碰撞開始后0.03～0.05s)內(nèi)充滿氣體而呈球形，以

58、填補(bǔ)乘員與室內(nèi)物體之間的空間。氣囊通常采用氮?dú)??？紤]空中飛行時(shí)，針對航速中等、低空飛行，且排除燃油問題，可選擇更為合理的彈射降落傘裝置，如下圖3-2所示。</p><p><b>　　圖3-2 逃生裝置</b></p><p>　　3.8 電動飛行器的底盤設(shè)計(jì)</p><p>　　電動飛行器的底盤設(shè)計(jì)是對其他各部分的支撐，所以底盤的設(shè)計(jì)選型尤為

59、重要。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，電動飛行器底盤設(shè)計(jì)主要有：底盤型式的選擇、底盤車架選擇、軸的簡單計(jì)算校核、底盤裝配簡圖、懸架裝配圖繪制等幾塊內(nèi)容。所以，在電動飛行器底盤設(shè)計(jì)的過程中，要充分考慮底盤的選型工作并密切配合其他各部分的設(shè)計(jì)工作，確保底盤設(shè)計(jì)的合理性和可行性，下面著重對電動飛行器的底盤進(jìn)行主要設(shè)計(jì)，這也是本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。</p><p>　　第4章 電動飛行器底盤型式的選擇</p><p>

60、　　電動飛行器底盤型式是指其軸數(shù)、驅(qū)動形式、布置形式。由于底盤對電動飛行器的使用性能、外形尺寸、質(zhì)量軸荷分配等有很重要的影響。在選擇時(shí)要綜合考慮上述因素。</p><p>　　4.1 電動飛行器底盤軸數(shù)</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)是采用空中飛行汽車來改進(jìn)的電動飛行汽車，我們參照了汽車軸數(shù)的選擇，汽車有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。根據(jù)電動飛行器的負(fù)載重量的限制和輪胎的負(fù)荷能力，本設(shè)計(jì)

61、中選擇的軸數(shù)為兩軸。驅(qū)動形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6等，其中前一位數(shù)字表示車輪總數(shù)，后一位數(shù)字表示驅(qū)動輪數(shù)；因?yàn)閮奢S驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，一般在質(zhì)量小于9t時(shí)，選擇4×2的驅(qū)動形式。</p><p>　　4.2 驅(qū)動布置形式的選擇</p><p>　　電動飛行器底盤的布置形式是指電動機(jī)、驅(qū)動橋、駕駛艙和車身的相

62、互關(guān)系和布置特點(diǎn)而言。電動飛行器本身的使用性能除取決于其本身的整體架構(gòu)和總成的主要參數(shù)外，還與其本身的布置形式有關(guān)。根據(jù)電動機(jī)位置的不同，它的布置形式有以下幾種：電動機(jī)前置后橋驅(qū)動、電動機(jī)中置后橋驅(qū)動、電動機(jī)后置后橋驅(qū)動、電動機(jī)前置前驅(qū)動。</p><p>　　4.2.1 電動機(jī)前置后驅(qū)動</p><p>　　電動飛行器采用電動機(jī)前置后驅(qū)動布置方案的優(yōu)點(diǎn)是：動力總成操作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，散熱器

63、處于車身前部,冷卻效果好；缺點(diǎn)在于傳動軸長度長，容易產(chǎn)生共振，電動機(jī)距離駕駛艙近，產(chǎn)生的熱量容易傳入座艙。</p><p>　　4.2.2 電動機(jī)后置后驅(qū)動</p><p>　　這種布置方案的優(yōu)點(diǎn)是：能較好的隔絕電動機(jī)產(chǎn)生的熱量傳入駕駛艙；使得電動飛行器整體質(zhì)量重心后移，減小了飛行器前部的高度，降低了空氣阻力；缺點(diǎn)在于電動機(jī)冷卻條件不好，必須采用冷卻效果強(qiáng)的散熱器，動力操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜。&l

64、t;/p><p>　　4.2.3 電動機(jī)前置后驅(qū)動</p><p>　　此方案的主要優(yōu)點(diǎn)是：軸荷分配合理，傳動軸的長度短，電動飛行器底盤面積利用率最高，主要缺點(diǎn)是操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，維修不便。</p><p>　　4.2.4 電動機(jī)前置前驅(qū)動</p><p>　　此方案的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)十分緊湊，飛行器底盤高度降低，有助于提高駕乘人員的舒適性和安全性，

65、操作簡單，性能穩(wěn)定，散熱條件好。</p><p>　　基于本設(shè)計(jì)是以高能源蓄電池為動力源，取代發(fā)動機(jī)的燃油動力，采用電動機(jī)為整體驅(qū)動，綜合比較幾種布置方案可以看出，選用電動機(jī)前置前驅(qū)動方式比較合理。具體布置如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 底盤電動機(jī)布置簡圖</p><p>　　第5章 電動飛行器底盤參數(shù)的選擇</p><p>

66、　　電動飛行器底盤參數(shù)包括質(zhì)量參數(shù)和尺寸參數(shù)。質(zhì)量參數(shù)是指各部件在布置后底盤的總重量，主要考慮它的承載量、底盤自重等參數(shù)；尺寸參數(shù)主要包括軸距、前懸和后懸、輪距等質(zhì)量參數(shù)。</p><p>　　5.1 底盤材料的選擇</p><p>　　底盤是電動飛行器其他各部分的支撐機(jī)構(gòu)，其重要程度非常明顯。而底盤質(zhì)量的好壞又不僅僅取決于加工制造技術(shù)的精細(xì)，更取決于底盤本身的材料。同時(shí)，底盤的架構(gòu)也決定

67、了它的性能，所以，底盤材料的選擇也就是組成底盤的懸架、車架、縱、橫梁、半軸、鋼板彈簧等機(jī)構(gòu)本身材料的選擇，通常情況下，縱梁、橫梁及一些安全件選擇低合金鋼和高強(qiáng)度熱軋鋼作為構(gòu)成材料。</p><p>　　5.2 電動飛行器整體質(zhì)量M0</p><p>　　電動飛行器的整體質(zhì)量是指在其全部組成部分完成裝配后但未載人、載貨，即沒有負(fù)荷的情況下的質(zhì)量。它是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。由于在設(shè)計(jì)方法、產(chǎn)品材

68、料、制造工藝以及飛行狀況、道路情況等方面的不斷完善，整體質(zhì)量這一設(shè)計(jì)指標(biāo)有不斷減小的趨勢，并且正朝著輕型化方向發(fā)展。因?yàn)檫@樣不僅可以降低生產(chǎn)成本，而且可以節(jié)省材料。減少整體質(zhì)量的主要途徑有：采用強(qiáng)度足夠的輕質(zhì)材料、開發(fā)新型輕質(zhì)材料等。</p><p>　　由于電動飛行器屬于前沿科技，所以其整體質(zhì)量在設(shè)計(jì)階段需要估計(jì)確定。在現(xiàn)有小型汽車的基礎(chǔ)上參照輕型直升飛機(jī)及美國空中飛行汽車的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合純電動汽車的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特

69、點(diǎn)和工藝水平等初步估算出電動飛行器底盤各部件布置后質(zhì)量為：M0=1600kg。</p><p>　　5.3 電動飛行器的承載量M1</p><p>　　電動飛行器的承載量是指其本身的最大負(fù)載重量。它的負(fù)載重量應(yīng)該符合行業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃對產(chǎn)品的要求。本設(shè)計(jì)中確定承載重量為：M1=150kg。</p><p>　　5.4 電動飛行器的總重量</p><p&

70、gt;　　電動飛行器的總質(zhì)量是指已經(jīng)整備完好、裝備齊全并按規(guī)定載滿客、貨時(shí)的總質(zhì)量，故：本設(shè)計(jì)中電動飛行器的總質(zhì)量ma=2150kg。</p><p><b>　　5.5 軸荷的分配</b></p><p>　　電動飛行器的軸荷分配是指其在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各軸對支撐平面的垂直負(fù)荷，它對電動飛行器底盤和四輪部分的使用性能及使用壽命都有很大的影響。</p>

71、;<p>　　由于本設(shè)計(jì)中，電動飛行器的承載質(zhì)量為兩人，質(zhì)量主要分布在前橋，并且電動機(jī)選擇前置后驅(qū)動，那么根據(jù)美國飛行汽車的軸荷分配特點(diǎn)和軸荷分配對前后輪胎的摩擦有直接影響，為了使其磨損均勻，則前后橋軸荷分配大致按1/3和2/3的比例處理。當(dāng)然，在確定電動飛行器的軸荷分配時(shí)，還要考慮其陸路行駛時(shí)的穩(wěn)定性和空中飛行或懸停時(shí)的動態(tài)方向穩(wěn)定性，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于還有很多因素的影響，上述要求只能近似滿足地滿足。本次設(shè)計(jì)中軸荷分配為

72、：前軸715Kg,后軸1435Kg。 </p><p>　　5.6 底盤外廓尺寸參數(shù)的選擇</p><p>　　電動飛行器的外廓尺寸包括總長、總寬、總高。它是根據(jù)電動飛行器的設(shè)計(jì)類型、用途、承載量、道路條件、飛行高度、結(jié)構(gòu)選型及布置情況等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來確定。在滿足使用要求的前提下應(yīng)該力求使飛行器外廓尺寸最小，質(zhì)量最輕，制造成本最低，同時(shí)，使飛行器的動力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性最好，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對汽

73、車外廓尺寸的界限，我們大致確定了本設(shè)計(jì)中電動飛行器的尺寸，限定尺寸為：總長不大于4米、總寬（不包括后視鏡）不大于2米，總高不大于1.8米,參考美國空中飛行汽車，初步選定底盤尺寸：總長= 3.6米 ，總寬= 1.8米 ，總高=0.3米。</p><p>　　5.7 軸距L的選擇</p><p>　　軸距L對整備質(zhì)量、總長、最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動軸長度、縱向通過半徑等都有一定的影響。當(dāng)軸距短時(shí)，電

74、動飛行器底盤部分的輪距、軸距、前懸和后懸、外廓尺寸等指標(biāo)減小。此外，軸距對軸荷分配還有一定的影響。軸距過短會使電動飛行器機(jī)身長度不足，在陸上行駛制動時(shí)，會使軸荷轉(zhuǎn)移過大，傳動夾角增大，制動性能變差，操作穩(wěn)定性變壞，不利于電動飛行器在陸上滑行。為滿足市場需求，在參考工廠生產(chǎn)電動汽車底盤的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，來改進(jìn)和創(chuàng)新電動飛行器的底盤設(shè)計(jì)要求。具體軸距的選擇如表5-1，可根據(jù)表5-1提供的數(shù)據(jù)來進(jìn)行比較規(guī)范和正確的選擇。</p>&

75、lt;p>　　表5-1 軸距和輪距等級表</p><p>　　參考汽車底盤軸距表5-1，本設(shè)計(jì)取軸距為：L=2600mm。</p><p>　　5.8 前輪距B1和后輪距B2</p><p>　　電動飛行器輪距和汽車輪距概念極其相似，是指同一車橋左右輪胎胎面中心線間的距離。輪距B對電動飛行器整體的總寬、總質(zhì)量、橫向穩(wěn)定性和機(jī)動性能都有較大影響。輪距越大，底盤后

76、懸架的剛度越大，電動飛行器的橫向穩(wěn)定性越好，底盤的橫向預(yù)留空間也越大，但是輪距不宜過大，否則會使電動飛行器的整體寬度和質(zhì)量過大。輪距必須和總寬相適應(yīng)。參考表5-1提供的數(shù)據(jù)和美國空中飛行汽車的性能參數(shù)指標(biāo)，大致確定輪距為：B1=1300mm ， B2=1300mm。 </p><p>　　5.9 前懸Lf和后懸Lr</p><p>　　前懸和后懸的尺寸是由總布置最后確定的。考慮到前懸處

77、要布置彈簧前支架、駕駛艙、轉(zhuǎn)向器、保險(xiǎn)杠等，要有足夠的縱向布置空間，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用的是電動機(jī)前置驅(qū)動，初步選定前懸Lf=960mm。由于后懸處要布置蓄電池組、變速器等，其尺寸主要與軸距及載荷分配有關(guān)，但后懸不宜過長，以免電動飛行器在陸路行駛使轉(zhuǎn)彎不靈活或起飛時(shí)因離去角過小而刮地。所以選擇后懸Lr=960mm。綜上所述，前懸后懸尺寸分別取為：Lf／Lr=960／960（mm）。 </p><p>　　根據(jù)所提供的

78、參數(shù)，要求對懸架平衡軸對稱對中、后橋相關(guān)點(diǎn)位置相同，如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1 懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)圖</p><p><b>　　要求對稱于平衡軸：</b></p><p>　　要求對中、后橋相關(guān)位臵相同：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><

79、p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　從圖6-4中關(guān)系可知,將：</p><p>　　， ， 代入式（5-1），得</p><p>　　， ， 代入式（5-2），得</p><p><b>　　，</b></p><p>

80、　　所以，得主要技術(shù)參數(shù)：后鋼板彈簧作用長度1350mm 片寬100mm ；片厚20mm。</p><p>　　第6章 底盤各總成的選擇與布置</p><p>　　底盤各總成的計(jì)算與選擇主要包括功率與容量、半軸載荷計(jì)算以及輪胎、懸架的選擇與確定、底盤布置草圖等工作。</p><p>　　6.1 底盤動力裝置計(jì)算</p><p>　　通常情況

81、下，適用于電動工業(yè)領(lǐng)域的電動機(jī)特性為：在額定轉(zhuǎn)速以下，電動機(jī)以恒扭矩模式工作；在以上，以恒功率模式工作。</p><p>　　（1）電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的選擇</p><p>　　電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速對傳動系的尺寸、額定轉(zhuǎn)矩都有影響。電機(jī)最高轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的比值，也稱為電動機(jī)擴(kuò)大恒功率系數(shù)β。較大的值β是電動飛行器在陸上起飛加速和穩(wěn)定運(yùn)行所必需的，但隨著β的增大，轉(zhuǎn)速越低，對應(yīng)的電動機(jī)額定

82、轉(zhuǎn)矩越高，對電動機(jī)的支撐要求越高，增加了成本的損耗。</p><p>　　就目前來看,多選用中高速的電動機(jī)來解決額定扭矩減小的問題。在本次設(shè)計(jì)中，不妨選擇=12000r／min,β=4,相應(yīng)地，電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為:=／β=12000／4=3000r／min。</p><p>　　（2）電動機(jī)額定功率</p><p>　　額定功率決定了電機(jī)的尺寸大小，可由電動飛行

83、器以純電動的方式行駛的最大速度來確定。由于電動飛行器在空中飛行時(shí)的平均飛行速度為200Km／h，最大飛行速度為300Km／h,故以最高飛行速度來計(jì)算電動機(jī)額定功率，計(jì)算可按下式進(jìn)行:</p><p>　　= （6-1）</p><p>　　式中，——電動機(jī)額定功率，Kw</p><p>　　——電動飛行器傳動系效率，0.

84、9</p><p>　　——電動飛行器總體質(zhì)量，=2150kg</p><p>　　——純電動方式飛行時(shí)的最大速度，=200km／h</p><p>　　——空氣阻力系數(shù)，取=0.6</p><p>　　A—— 電動飛行器的迎風(fēng)面積，即電動飛行器正面投影面積，可進(jìn)行如下大致估算：AB1×H=1390×1600=2.224&

85、lt;/p><p>　　把以上數(shù)據(jù)代入公式得=1390Kw。</p><p>　　另外，電動機(jī)又需要一定的容余量，參照電動機(jī)功率如表6-1。</p><p>　　表6-1 電機(jī)功率等級表</p><p>　　可以確定功率=1400Kw。</p><p>　?。?）電池容量的計(jì)算</p><p>　　

86、目前，在電動工業(yè)領(lǐng)域一般使用鉛酸蓄電池作為動力能源，這種電池也常用于電動汽車上，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。參考純電動動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用等速法計(jì)算電池容量。因?yàn)殡妱语w行器以200Km/h飛行，飛行距離為300Km，傳動效率為0.9，電機(jī)工作效率為0.92，電池的放電效率為0.91，電池容量（Kwh）,那么，電動飛行器在200/h速度下穩(wěn)定飛行時(shí)的輸出功率P（Kw）,由能量平衡方程可得下式:</p><p>　　

87、5;××=×（300/200） （6-2）</p><p>　　把各參數(shù)數(shù)值代入式（6-1）計(jì)算，那么電池容量E=2767Kwh。</p><p>　　6.2 底盤輪胎的選擇</p><p>　　底盤的輪胎與支撐它的輪轂是電動飛行器的重要部件，其功能為：支撐電動飛行器質(zhì)量并承受路路行駛時(shí)路面的垂向反力；對減小行駛

88、中的電動飛行器承受路面驅(qū)動力、制動力有很大緩解作用，同時(shí)和對吸收電動飛行器在降落時(shí)地面對輪胎產(chǎn)生的振動和動載荷有幫助。所以，輪胎對電動飛行器有很多重要性能，包括動力性、通過性、操縱穩(wěn)定性和電動飛行器的承載能力都有影響。所以，輪胎的選擇一定要滿足以下要求：有足夠的負(fù)載能力和減振能力、較小的滾動阻力、良好的均質(zhì)性和質(zhì)量平衡性、耐磨損、耐老化、抗刺扎和良好的氣密性、質(zhì)量小、互換性好。子午線輪胎具有上述要求的全部性能和特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選用子午線輪胎

89、，規(guī)格為7.00R25。</p><p>　　6.3 底盤車輪半軸的選擇與計(jì)算</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用非斷開式車橋，故電動飛行器車輪傳動裝置主要零件為半軸，下面主要介紹半軸的設(shè)計(jì)。</p><p>　　6.3.1 半軸的結(jié)構(gòu)型式</p><p>　　在斷開式驅(qū)動橋中，車輪傳動裝置的主要部件是半軸。根據(jù)車輪端的支撐方式不同，半軸形式可

90、分為半浮式，3/4浮式和全浮式三種型式，不同型式的半軸及受力情況如圖6-1所示，在圖6-1中（a）為全浮式，（b）為3/4浮式，（c）為半浮式。</p><p>　?。╝） （b） （c） </p><p>　　圖 6-1 半軸結(jié)構(gòu)型式圖</p><p>　　3/4浮式半軸安裝結(jié)

91、構(gòu)特點(diǎn)是半軸的外端只用一個(gè)軸承裝在半軸套管的外端部，并支撐著車輪的輪轂，該型式的半軸出承受轉(zhuǎn)矩之外，還要承受側(cè)向力產(chǎn)生的彎矩。</p><p>　　半浮式半軸安裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是軸承裝在半軸套管的內(nèi)孔，并直接支撐著半軸的外端，因而半軸要承受電動飛行器陸路行駛時(shí)地面對車輪的反力引起的全部力和力矩。</p><p>　　全浮式半軸安裝特點(diǎn)是半軸外端的凸緣螺栓與輪轂相連接，而輪轂又由兩個(gè)圓錐滾子軸承支

92、撐在半軸套管上。理論上，此時(shí)半軸不承受徑向力和軸向力，僅承受轉(zhuǎn)矩，適合本次電動飛行器設(shè)計(jì)選擇。</p><p>　　6.3.2 半軸的載荷計(jì)算及校核</p><p>　　全浮式半軸除傳遞力矩之外，其他力矩均有橋殼承受，所以半軸的計(jì)算載荷可以按電動飛行器在陸路行駛的最大附著力矩計(jì)算：</p><p>　　=0.5×1.1×11250×0.

93、483×0.85=26557.45Nm （6-3）</p><p>　　式中 ——電動飛行器總重落在一個(gè)驅(qū)動橋上的靜負(fù)荷</p><p><b>　　——負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)</b></p><p><b>　　——車輪滾動半徑</b></p><p>　　——附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取0.5&

94、lt;/p><p>　　全浮式半軸桿部直徑可按下式初步選?。?lt;/p><p>　　=62mm （6-4）</p><p>　　式中 ——半軸直徑</p><p><b>　　——半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　——直徑系數(shù)，取0.205—0.218，本次取0.

95、21</p><p>　　6.3.3 全浮式半軸強(qiáng)度校核</p><p><b>　　半軸的切應(yīng)力為：</b></p><p><b>　　=567.8</b></p><p>　　式中 ——半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力</p><p><b>　　d——半軸直徑</

96、b></p><p>　　半軸的切應(yīng)力在500—700之間，負(fù)荷要求。</p><p>　　6.4 懸架形式的確定</p><p>　　懸架是現(xiàn)代汽車上的重要組成部分，但電動飛行器底盤布置上同樣需要懸架部分，它起著連接底盤彈簧和半軸的重要作用。懸架通常由彈性元件、減振器和橫向穩(wěn)定器組成，懸架圖見附錄。</p><p>　　懸架的選擇應(yīng)

97、滿足一下要求：</p><p>　　（1）保證電動飛行器陸路行駛時(shí)的平順性。</p><p>　　（2）具有良好的緩沖能力。</p><p>　　（3）結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間盡可能小。</p><p>　　（4）保證具有良好的操控穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）要能可靠地傳遞四輪部分受到的各種力和力矩。</p&g

98、t;<p>　　（6）保證具有良好的耐用性，足夠的強(qiáng)度和壽命。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，四輪部分的前輪采用獨(dú)立懸架，后輪也采用獨(dú)立懸架。這種選擇可以可靠地保證懸架上載荷的分配，保證輪胎不會過早損壞。</p><p>　　6.5 底盤車架的選擇</p><p>　　車架是一個(gè)復(fù)雜的薄壁框架結(jié)構(gòu)，其受力情況非常復(fù)雜，本次設(shè)計(jì)主要針對車架的縱梁、橫梁

99、的形式進(jìn)行確定，并對橫梁、縱梁進(jìn)行選擇。</p><p>　　6.5.1 車架橫梁形式的確定</p><p>　　車架橫梁將左、右縱梁連接在一起，構(gòu)成一個(gè)框架，使車架具有足夠的抗彎強(qiáng)度，電動飛行器承載重量通常有橫梁來支承。本次設(shè)計(jì)選用8根橫梁，即:</p><p>　　前橫梁——一般選用開口大的橫梁，用來支撐變速箱和連接電動機(jī)前端。</p><p

100、>　　中橫梁——通常用來作傳動軸的中間支承，保證傳動軸有足夠的跳動空間，故將其做成上拱形。</p><p>　　后橫梁——后橫梁也采用中橫梁的型式。</p><p>　　6.5.2 車架縱梁形式的選擇</p><p>　　車架的縱梁結(jié)構(gòu)，一方面要保證車架的功能，另一方面也要滿足電動飛行器總體布置的要求，形狀應(yīng)該盡可能簡單，以簡化制造工藝。縱梁形狀一般分為上翼平

101、直的和彎曲的兩種?？v梁表面應(yīng)盡量做成平直的，本次設(shè)計(jì)選用上翼平直的結(jié)構(gòu)形式，避開復(fù)雜的制造工藝。</p><p>　　6.6 底盤總布置草圖的繪制</p><p>　　在初步確定電動飛行器的承載質(zhì)量、驅(qū)動形式、電動機(jī)形式等以后，要深入做更具體的工作，包括繪制總布置草圖，并校核初步選定的各部件結(jié)構(gòu)和尺寸是否符合電動飛行器的整體尺寸和參數(shù)要求，以尋求合理的總布置方案。</p>&

102、lt;p>　　在繪制底盤總布置草圖的過程中，要隨時(shí)配合、調(diào)整和確認(rèn)其各總成的外廓尺寸、結(jié)構(gòu)、布置形式、連接方式、各總成之間的相互關(guān)系、操縱機(jī)構(gòu)的布置要求、懸架的結(jié)構(gòu)和布置要求、管線路的布置與固定、裝調(diào)的方便性等。</p><p>　　底盤的布置形式應(yīng)從電動飛行器的系列化角度出發(fā)，減少基礎(chǔ)布置的變動，使各部件、各機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確配合，以確保電動飛行器的安全性和舒適性?？偛贾霉羌苣Ｐ腿鐖D6-2所示。</p>

103、<p>　　圖6-2 底盤CAD布置簡圖（俯視圖）</p><p><b>　　第7章 結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中的純電動飛行器主要有一下特點(diǎn)：</p><p><b>　?。?）安全性能高；</b></p><p>　?。?）能源利用率高；</p>&l

104、t;p>　　（3）對傳統(tǒng)能源依賴減少；</p><p>　　（4）占用空間小，可垂直起降和陸路滑行；</p><p>　?。?）電動飛行器不向空氣中排放任何有害物質(zhì)、無污染；</p><p>　?。?）電力獲取途徑多，如風(fēng)力發(fā)電、光電池、太陽能、風(fēng)能等；</p><p>　　對于純電動飛行器而言，目前存在的問題有：電池的循環(huán)使用壽命長、

105、電池帶來的間接污染、充電的飛行里程和飛行高度都非常有限。對于電動飛行器存在的問題，如飛行里程有限問題，可以建設(shè)一批充電站，使電動飛行器可以不間斷的充電行使；對于報(bào)廢電池的間接污染問題，可以通過集中回收，統(tǒng)一銷毀來避免間接的環(huán)境污染；對于飛行高度問題，可以通過不斷開發(fā)新技術(shù)來開發(fā)大功率電動機(jī)以提升電動飛行器的動力問題。</p><p>　　隨著現(xiàn)代城市居民收入的不斷提高和生活水平的不斷改善，特別是年青一代的富有階層

106、，對出行要求更高，所以，本設(shè)計(jì)以環(huán)保、舒適、節(jié)能為目的的電動飛行器將有很開闊的市場，只要堅(jiān)持走民族化品牌，不斷革新和改進(jìn)新技術(shù)，電動飛行器將有廣泛的應(yīng)用前景。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］劉清虎，郭孔輝.動力參數(shù)的選擇對純電動汽車性能的影響［J］.湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）2003,3</p><p>

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112、a institute of technology,2008.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先非常感謝新鄉(xiāng)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院對我這幾年的關(guān)懷和幫助。</p><p>　　其次，我要感謝所有的任課老師在這大學(xué)四年對我的悉心指導(dǎo)和熱心幫助，是你們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學(xué)習(xí)，教會了我如何做人。正是由于你們

113、的幫助，我才能在各方面取得了明顯的進(jìn)步，在此我向你們表示我誠摯的感謝，并衷心的祝愿你們培養(yǎng)出更多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下。同時(shí)，感謝楊老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段---畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給予于我的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。是您的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和淵博學(xué)識深深的影響著我們，是您深邃的思想和開闊的視野給我們營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了