【正文】 ④耐環(huán)境特性好。 ②材料的比強(qiáng)度、比剛度要高。調(diào)頻設(shè)計(jì)的主要措施是改變槳葉的質(zhì)量和剛度分布，剖面剛度設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免結(jié)構(gòu)剛度急劇變化，減少可能引起的應(yīng)力集中。剖面剛度和質(zhì)量特性直接影響槳葉的動(dòng)力學(xué)特性、強(qiáng)度和疲勞特性。因此旋翼槳葉不能設(shè)計(jì)得過(guò)輕，從旋翼的自轉(zhuǎn)性能要求出發(fā)，旋翼最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：,其中為旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)時(shí)的旋翼轉(zhuǎn)速，為直升機(jī)重量，A自傳因子。對(duì)比總體分配的槳葉質(zhì)量，分析槳葉質(zhì)量的合理性。槳葉的展向重心： (312) 槳葉的旋向重心： (313) 槳葉的有效重心： (314) 式中:Mi一一槳葉剖面的線(xiàn)質(zhì)量。槳葉展向重心外移，槳葉的靜矩和慣性矩會(huì)增大，同時(shí)槳葉的離心力載荷會(huì)變大。圖310 矩形平面形狀的槳葉 （3）旋翼實(shí)度各片槳葉實(shí)占面積與整個(gè)槳盤(pán)面積之比，叫做旋抖實(shí)度，則 (311) 這是因?yàn)?，根?jù)統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在槳葉上處剖面的寬度認(rèn)接近于槳葉寬度的平均值,旋葉槳片數(shù)目一般為2~7片，輕型直升機(jī)大都有2~4片，而重型機(jī)達(dá)5~~。對(duì)于矩形槳葉，寬度洽徑向不變。 （2）槳葉寬度槳葉剖面的弦長(zhǎng)就是該半徑處的槳葉寬度，用b表示，如圖310所示。日前世界上的直升機(jī)旋翼D735米之間. 葉尖離槳轂中心的距離稱(chēng)旋典半徑R =D/2，任一槳葉剖面距離槳轂中心的半徑則表示為。那么L所提供的升力為:=四支則提供：==2t初步完成設(shè)計(jì)螺旋槳的要求。按照2t即2000kg的飛行器總體重量，那么此螺旋槳提供的升力L≥2000kg。 螺旋槳的拉力計(jì)算公式：直徑（米）螺距（米）槳寬度（米）轉(zhuǎn)速平方（轉(zhuǎn)/秒）1大氣壓力（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力）經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（）=拉力（克）由于升力系數(shù)為： (39) 其系數(shù)與所選旋翼的相對(duì)厚度有關(guān)系，而現(xiàn)階段螺旋槳規(guī)格比較嚴(yán)格，不能隨便的設(shè)計(jì)和改造。圖（c）槳葉空氣動(dòng)力減小拉力也隨之減小。拉力隨飛行速度變化規(guī)律如圖39所示。但是。但空氣動(dòng)力的方向更加偏離槳軸增加和拉力減小，旋轉(zhuǎn)阻力增大，還會(huì)迫使轉(zhuǎn)速減下來(lái)，對(duì)恒速螺旋槳來(lái)說(shuō)，在飛行速度例如過(guò)程中，槳葉角增加得慢而合速度的方向變得快一些因而槳葉迎角會(huì)逐漸減小之減小，它的一個(gè)分力。此時(shí)，若按照合速度方向變化的程度，相應(yīng)地改變槳葉角，保持槳葉迎角不變。 （2）影響螺旋槳拉力和旋轉(zhuǎn)阻力力矩的因素從拉力公式可以看出，影響拉力的因素有空氣密度，螺旋槳轉(zhuǎn)速，螺旋槳直徑，拉力系數(shù)，而拉力系數(shù)又取決于螺旋槳葉的數(shù)目，槳葉的切面形狀、平面形狀、表面質(zhì)量、槳葉迎角和槳葉合速度的方向等因素。如圖37所示。只有在兩力矩相等時(shí)，螺旋槳的轉(zhuǎn)速才能保持不變。這個(gè)力矩是由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸發(fā)出的旋轉(zhuǎn)力矩來(lái)平衡。因此，可將槳葉的空氣動(dòng)力(R)分解為兩個(gè)分力一是與槳軸平行，拉著螺旋槳和飛機(jī)前進(jìn)的拉力(P)；二是與槳軸垂直，阻礙螺旋槳旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)阻力(Q) ，由于螺旋槳葉的拉力(p1和p2)，其方向都相同，所以可將各個(gè)槳葉的拉力合成一個(gè)總的力，就是整個(gè)螺旋槳的拉力。這種壓強(qiáng)和氣流作用于槳葉上的摩擦力綜合在一起，就構(gòu)成了槳葉的氣動(dòng)力(R)。流進(jìn)槳葉后緣，氣流分離，形成渦流區(qū)，壓強(qiáng)下降。空氣流過(guò)槳葉的后槳面就象流過(guò)機(jī)翼下表面一樣，流管變粗，壓強(qiáng)升高。 （5）槳葉安裝角的選取(翼型)的安裝角的定義是：典型弦線(xiàn)相對(duì)于構(gòu)造旋轉(zhuǎn)平面之傾角，這個(gè)角變?cè)谥鄙龣C(jī)空氣動(dòng)力學(xué)中具有特別重要的意義，一般來(lái)說(shuō)，角是沿徑向而變化的。其合速度為：，對(duì)于非定常狀態(tài)來(lái)流角。槳葉負(fù)扭度由于本旋翼吃行器的旋翼的操縱線(xiàn)系變形和槳葉扭轉(zhuǎn)變形比常規(guī)直升機(jī)旋翼小，故可忽略，所以槳葉上翼剖面的傾角為：。如圖36所示。如圖35所示。如圖34所示。而選擇合適的安裝角可以更大的提高螺旋槳的功率并有效的減少材料的用量，因此安裝角的選取對(duì)螺旋槳的設(shè)計(jì)來(lái)也是很重要的。結(jié)合所設(shè)計(jì)的電動(dòng)飛行器綜合分析，選取馬刀行槳葉。槳葉的形狀如圖32所示。本螺旋槳可優(yōu)選管梁槳葉管梁一般由合金鋼或欽合金擠壓成形，截面形狀根據(jù)槳葉整體構(gòu)型和承力的要求，可以是圓形或橢圓形。槳葉通常由大梁、接頭、后段件及槳尖罩、后緣調(diào)整片、前緣包片、平衡配重等零組件組成。槳葉構(gòu)型由早期的木質(zhì)槳葉、混合式結(jié)構(gòu)槳葉，向金屬槳葉、金屬和復(fù)合材料混雜結(jié)構(gòu)槳葉和全復(fù)合材料槳葉發(fā)展，目前先進(jìn)的直升機(jī)大多采用復(fù)合材料槳葉。 螺旋槳槳葉的構(gòu)型分析槳葉的主要結(jié)構(gòu)有大梁、蒙皮、后段件和接頭。=即 (33) 式中:一一螺旋槳有效功率；一一發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率螺旋槳等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率與螺旋槳旋轉(zhuǎn)所需功率相等。對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，還可能要克服高速轉(zhuǎn)動(dòng)中的波阻等，這些都要消耗一部分發(fā)動(dòng)機(jī)功率，螺旋旋槳拉飛機(jī)前進(jìn)的有效功率，總是比發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率要小。但是，螺旋槳并不能把發(fā)動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)的功率百分之百地轉(zhuǎn)變成拉飛機(jī)前進(jìn)的功率。 (32) 式中一螺旋槳的功率系數(shù)，表示槳葉的形狀、槳葉角、槳葉迎角、槳葉數(shù)目和前進(jìn)比等對(duì)螺旋槳旋轉(zhuǎn)所需功率的影響。其大小等于拉力與飛行速度的乘積。 螺旋槳槳葉的設(shè)計(jì) （1）螺旋槳的螺旋槳拉力拉著飛機(jī)前進(jìn)，對(duì)飛機(jī)作功。如圖31 螺旋槳安裝位置 根據(jù)螺旋槳安裝在飛行器基體內(nèi)，所以在構(gòu)型設(shè)計(jì)時(shí)就無(wú)需考慮旋翼與車(chē)身的距離。第3章 電動(dòng)飛行器螺旋槳的設(shè)計(jì) 螺旋槳的總體布置由于前后車(chē)罩各四個(gè)螺旋槳,由于飛行器總長(zhǎng)為4米，寬為2米。 本課題的具體設(shè)計(jì)內(nèi)容本課題根據(jù)電動(dòng)飛行器的方案的確定，對(duì)電動(dòng)飛行器螺旋槳這一塊做出具體的設(shè)計(jì)方案，主要包括螺旋槳槳葉的設(shè)計(jì)，螺旋槳的支撐機(jī)構(gòu)，螺旋槳的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，螺旋槳涵道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及螺旋槳材料的選擇等。初步繪制電動(dòng)飛行器長(zhǎng)4m，寬2m，；質(zhì)量：2t，不能過(guò)重，只得比普通汽車(chē)稍重；飛行高度：≤300m，為了避開(kāi)高樓，緩解如今日益嚴(yán)重的交通壓力。如圖22 8個(gè)螺旋槳的工作過(guò)程示意圖 電動(dòng)飛行器的初步設(shè)計(jì)參數(shù)參照汽車(chē)設(shè)計(jì)師考慮機(jī)械布局所彌定的外形尺寸進(jìn)行大體輪廓設(shè)計(jì)，為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的各主要級(jí)別（主要乘用車(chē)）的常見(jiàn)尺寸范圍如表21。向上或向下的動(dòng)作是同時(shí)增加或減小所有四個(gè)螺旋槳來(lái)控制的，前后螺旋槳推力的差異產(chǎn)生俯仰力矩導(dǎo)致前后動(dòng)作的轉(zhuǎn)換。相反的改變相對(duì)的螺旋槳的速度可以產(chǎn)生滾動(dòng)以及相應(yīng)的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。給出前后車(chē)罩各四個(gè)螺旋槳工作時(shí)的示意圖如圖22所示，可以看出每?jī)山M螺旋槳以相反的方向旋轉(zhuǎn)，通過(guò)改變螺旋槳速度，就可以改變升力并產(chǎn)生各種動(dòng)作。而且前罩4個(gè)與后罩4個(gè)螺旋槳形成互補(bǔ)關(guān)系，那么該飛行器就是欠驅(qū)動(dòng)的，因此為了實(shí)現(xiàn)全部的運(yùn)動(dòng)控制目標(biāo)。盡管是8個(gè)驅(qū)動(dòng)，但因?yàn)轱w行器具有六個(gè)坐標(biāo)輸出，所以仍然是欠驅(qū)動(dòng)和動(dòng)力不穩(wěn)定的系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外類(lèi)似機(jī)械的研究，考慮到此電動(dòng)飛行器的整體美觀以及實(shí)現(xiàn)飛行的可能性。一旦升入空中，汽車(chē)就變得好象直升飛機(jī)一樣，可以俯沖，可以向前，還可以左右轉(zhuǎn)動(dòng)改變方向。 第2章 電動(dòng)飛行器的初步設(shè)計(jì) 電動(dòng)飛行器的總體設(shè)想本設(shè)計(jì)主要是在電動(dòng)汽車(chē)的基礎(chǔ)上，去掉發(fā)動(dòng)機(jī)改由電動(dòng)機(jī)并加裝螺旋槳，根據(jù)文獻(xiàn)資料，國(guó)外一款法拉利飛行跑車(chē)如圖21所示與本設(shè)計(jì)相似，這種飛行汽車(chē)是在價(jià)值大約20萬(wàn)英磅的法拉利599GTB跑車(chē)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，車(chē)身上裝有8個(gè)“風(fēng)扇”。但從目前的技術(shù)發(fā)展水平來(lái)看，按現(xiàn)有技術(shù)正好可采用蓄電池作能源，即用電動(dòng)機(jī)來(lái)直接驅(qū)動(dòng)飛行。直升機(jī)在世界上得到了廣發(fā)的發(fā)展和研究，螺旋槳的技術(shù)也相當(dāng)成熟，為電動(dòng)汽車(chē)安裝螺旋槳也成為了可能，為此電動(dòng)飛行器在理論上是可以完成設(shè)計(jì)的。領(lǐng)域的發(fā)展為電動(dòng)飛行器電能的輸入提供了可靠依據(jù)。由于現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械領(lǐng)域得到了飛速的發(fā)展。然而國(guó)內(nèi)的電動(dòng)汽車(chē)已初步成熟，特點(diǎn)是利用蓄電池作為電能輸出，但是不能飛行。而且國(guó)外飛行器的特點(diǎn)是能夠飛行但是能源主要是汽油。 國(guó)外現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)電動(dòng)飛行汽車(chē)有很多研究，但大都不盡如人意。該題目的優(yōu)點(diǎn)在于可持續(xù)性發(fā)展，蓄電池作為能量的來(lái)源污染較少，人既可以在路上行駛也可以在低空飛行，無(wú)實(shí)物阻礙，行程短，工作效率高，能源利用率也高。 初步解決對(duì)于空間立體，存在地上、立交、高空，面對(duì)交通阻塞問(wèn)題，我們選擇空間立體的中間低空，發(fā)展空中走廊，面對(duì)能源的浪費(fèi)和短缺我們采用效率高的電能，蓄電池這一領(lǐng)域在世界上也已基本成熟，單位容量的電能也是相當(dāng)?shù)目捎^。而且國(guó)際油價(jià)價(jià)格波動(dòng)對(duì)能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)都造成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。 （2）現(xiàn)階段95%以上的汽車(chē)燃燒的是汽油，隨著汽車(chē)數(shù)量的不斷增加，石油的開(kāi)采也相當(dāng)厲害，能源的浪費(fèi)與短缺為未來(lái)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展埋下了禍根。同時(shí)大量的汽車(chē)帶來(lái)的噪聲污染也相當(dāng)嚴(yán)重，給人們帶來(lái)了許多心理上的壓力和精神上的疾病。 凸顯問(wèn)題 （1）污染問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重，汽車(chē)尾氣排除的一氧化碳、一氧化氮、二氧化硫等有毒氣體嚴(yán)重威脅著人們的健康。 問(wèn)題提出與初步解決近郊旅游以及短距離的一日工作圈的現(xiàn)實(shí)狀況，人們采用的主要交通工具是小轎車(chē)，但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)前的轎車(chē)已經(jīng)凸顯出許多問(wèn)題。因而大力發(fā)展的近郊旅游也逐漸引起了國(guó)家的關(guān)注。國(guó)家旅游產(chǎn)業(yè)的興旺發(fā)展，不僅帶來(lái)了國(guó)內(nèi)游客的增加，而且也吸引了許多國(guó)外游客的中國(guó)之旅，然而光鮮的背后總存在著的許多問(wèn)題，在高峰期各大旅游勝地相當(dāng)擁堵。在國(guó)際經(jīng)濟(jì)環(huán)境不穩(wěn)定、不確定因素較多的情況下，中國(guó)經(jīng)濟(jì)依然保持穩(wěn)定快速的發(fā)展，世界經(jīng)濟(jì)的重心已明顯的向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，而中國(guó)作為亞洲經(jīng)濟(jì)的大國(guó)儼然成為引領(lǐng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的火車(chē)頭。本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是螺旋槳的設(shè)計(jì)，包括螺旋槳的支撐機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、涵道的設(shè)計(jì)以及總體校核。電動(dòng)飛行器研究及設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 1ABSTRACT 2第1章 緒論 3 選題依據(jù)及研究意義 3 問(wèn)題提出與初步解決 3 凸顯問(wèn)題 3 初步解決 4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4 國(guó)外現(xiàn)狀 4 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 4 技術(shù)支撐 4 市場(chǎng)前景 5第2章 電動(dòng)飛行器的初步設(shè)計(jì) 6 電動(dòng)飛行器的總體設(shè)想 6 電動(dòng)飛行器的工作原理 6 電動(dòng)飛行器的初步設(shè)計(jì)參數(shù) 7 本課題的具體設(shè)計(jì)內(nèi)容 9第3章 電動(dòng)飛行器螺旋槳的設(shè)計(jì) 8 螺旋槳的總體布置 10 螺旋槳槳葉的設(shè)計(jì) 10 螺旋槳的功率和效率分析 10 螺旋槳槳葉的構(gòu)型分析 12 螺旋槳傾角的設(shè)計(jì) 12 螺旋槳拉力的計(jì)算 15 螺旋槳的結(jié)構(gòu)分析 18 螺旋槳槳葉材料的分析 21 21第4章 螺旋槳的函道設(shè)計(jì) 23 涵道的幾何形狀表示 23 涵道的推力計(jì)算 24第5章 螺旋槳的支撐與傳動(dòng) 25 螺旋槳的支撐機(jī)構(gòu) 26 螺旋槳的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 27 28 28 29 29 30 45第6章 結(jié)論 47參考文獻(xiàn) 48致 謝 50摘 要隨著社會(huì)的發(fā)展，私家車(chē)越來(lái)越多的涌入普通家庭，但是交通阻塞擁擠日漸突出，在我國(guó)尤為凸顯，特別是不可持續(xù)發(fā)展能源過(guò)度利用，給環(huán)境帶來(lái)了很大的危害。面對(duì)這樣的問(wèn)題，采用將電動(dòng)汽車(chē)與直升飛機(jī)結(jié)合起來(lái)，也就是電動(dòng)飛行器，將可以緩解交通阻塞擁堵以及能源過(guò)度利用的不足。關(guān)鍵詞：電動(dòng)飛行器；螺旋槳；傳動(dòng)；支撐ABSTRACTAlong with the social development, the private car more and more flows out into mon family, but the traffic jam hustles gradually outstanding, at our country