飞天卡车设计说明书.doc

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第十一届省机械创新设计大赛参赛作品
极品飞车
设计者：高明全，高嘉翔，宫，辉
指导教师：周娜，群超
东北大学机械工程与自动化学院
2012年4月16日
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极品飞车设计说明书
设计者：高明全，高嘉翔，宫，辉，
指导教师：周娜，群超
（东北大学机械工程与自动化学院，110004）
作品容简介
本参赛作品是一种新型遥控飞行玩具。主要有动力设备、控制系统、传动系统等部分组成。机体成卡车形状，可在陆地上行动自如，也可在空中自由飞翔。机身主要由3mmEPP版和全方位碳纤维片、杆骨架构成，共四片辅翼，采用升降-副翼混控技术，既减轻重量，又方便控制。
关键词：卡车形状，混控，遥控飞行
一、设计背景
在科学技术迅猛发展的今天，飞行玩具逐渐向多样化，创新型，自动化方向发展，在社会发展的大潮流、大趋势之下，仿生机器鸟应运而生。
目前市场上出现的飞行类玩具繁多，有直升机、固定翼飞机等，但是它们都给人以直观感觉，完全模仿飞机的真实形态。
从宏观环境来看，目前玩具产业大变革、大发展的时代，在当前对玩具独特性外观设计要求日益增加的态势下，像飞天卡车这类玩具所受到的影响和未来的发展态势都是不可估量的，无论是对对于飞行玩具产业的长远发展还是独特性外观设计要求玩具产业在具体工作中的突破都具有积极的指导作用。我们小组借此次机械设计大赛的机会，顺应机械玩具这一主题，展开创新设计。最终确定了飞天卡车这一设计方案。在提高自身的创新设计能力的同时，也希望为国的飞行玩具行业发展做出一份作为中国大学生应有的贡献。
二、国外研究发展现状
关于外形独特飞行器的研究起源很早，世界各国都有一些作品，想飞碟型，仿生型的飞行器层出不穷。而就卡车型的飞行器来说也是有着不少的成果出现。
英国当局近日批准了一项新产品——飞天汽车，五年之这款汽车将在英国量产，飞天汽车已不再停留在图纸上。
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这款造价25万美元的Terrafugia飞天汽车有两个座位，最高时速达115英里，一缸燃料可以跑500英里，驾驶员经过20小时培训即可驾驶该飞天汽车。只要按一个按钮，这架飞天汽车就会用短短的15秒的时间自动将机翼收起，动力输出设备就从原来的推进器改为后车轮，它可以以每小时65英里的时速行驶，能够很轻松地停进标准大小的车库。
三、作品工作原理与其结构设计
整体设计参数
车身长：730mm 电动机：微型无刷电机 手缠
车身宽：330mm 螺旋桨：7寸 EP7060电动减速桨
高 度：320mm 舵 机：盛辉9克舵机 ·cm
空车重：120克 电 池：聚合物航模电池
全车重：190克 充电时间：40分钟左右
遥控器：WFT06II 六通道 续航时间：8分钟左右
遥控围： 700m
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原型机：
成品机：
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机体结构原理与设计
机身结构设计：
机身采用全方位碳纤维片、杆骨架结构，在具有很强强度的同时又保持着较轻的重量，骨架填充材料用3mmEPP板，质量轻，成本低而且具有相当强的柔性和韧性。两者结合在一起，使机身具有着超强的耐用性和可靠性。
动力系统设计：
螺旋桨的受力分析：
在距螺旋桨旋转中心半径为r 处取一长度为dr 的微元段, 其剖面形状如图1 所示, 任一瞬时作用在微元段拉力为：
式中: C为拉力特性参数；当地气流密度; v为相对于桨叶的合速度的大小; c 为桨叶弦长; r 为距旋转轴半径。本模型中采用8010螺旋桨：=，电动机转速n=3000r/min，=.
气动参数，v去一周之的平均值：
则：
因此最大拉力：
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最低水平飞行速度：
模型迎风角基本参数：
迎风面积：S=;
迎风角：；
升力系数:;
车身重量:M=200g;
因此升力：
此时，水平阻力为：
因此最低水平速度：