飞天卡车设计说明书.doc

第十一届辽宁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，陈宫，曹辉指导教师：周娜，赵群超东北大学机械工程与自动化学院 2012年4月16日极品飞车设计说明书设计者：高明全，高嘉翔，陈宫，曹辉， 指导教师：周娜，赵群超（东北大学机械工程与自动化学院，沈阳110004）作品内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，也希望为国内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、国内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，五年之内这款汽车将在英国量产，飞天汽车已不再停留在图纸上。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、作品工作原理及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 扭矩1.6kgcm空 车 重：120克 电 池：聚合物航模电池 7.4v 800mAh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分钟左右遥控范围： 700m原型机：成品机：机体结构原理及设计机身结构设计：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：=0.13m.无刷电机60WD02型号，电动机转速n=3000r/min，=1.0.气动参数，v去一周之内的平均值： 则：因此最大拉力：最低水平飞行速度：模型迎风角基本参数：迎风面积：S=0.015;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： 控制系统设计：飞车采用无线电遥控，控制器选用国产天地飞WFT06II六通道遥控器，可实现700米范围内有效控制。飞车共四片辅助翼，三个舵机控制，采用升降副翼混空技术，车体可在陆地转向自如，也可在空中实现转向、翻滚、爬升、俯冲等多种动作。四、主要创新点打破传统飞行外形设计，给人不一样的视觉和心灵冲击。车身采用超轻EPP材料，并嵌入完全自主设计的全方位碳纤维片、杆骨架，轻便灵活并且牢固可靠。采用升降-副翼混控技术，减轻了车身的重量，便于操作，也降低了成本。五、推广应用价值、空中飞行的玩具现在已经在玩具市场占有了相当大的份额，这类玩具的生命力在于它的趣味性和知识性。亲手制作的航模翱翔蓝天、驰骋水面，往往会使青少年产生美好的遐想,激励他们不停地追求。从这类玩具中还可以学到许多科技知识，培养既善于动脑又善于动手和克服困难、勇于进取的优秀品质，促进德、智、体全面发展。本产品外形独特，能在陆地空中自由运动，操作灵活，成本低廉，娱乐性极强，具有很好的市场前景。就此，我们小组大胆设想，大胆创新，勇于设计，相信我们的努力必将有所收获！参考文献：1 肖忠芬. 碳纤维复合材料在航模飞机上的应用J. 航空材料. 1984年(01)2 杨爱明,翁培奋. 微型飞行器小展弦比机翼的低雷诺数气动力特性分析J. 空气动力学学报. 2005(01)附：激光切割图纸袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅