飞行汽车综合式车架设计及综合式车架与空间管阵式车架的对比分析

分类号：TH122单位代码：10110学号：S20100282中北大学硕士学位论文飞行汽车综合式车架设计及综合式车架与空间管阵式车架的对比分析硕士研究生史小航指导教师苏铁熊学科专业车辆工程2013年04月20日飞行汽车综合式车架设计及综合式车架与空间管阵式车架的对比分析史小航中北大学直列泵ECU开发研究姓名中北大学华北中北大学学位论文图书分类号TH122密级非密UDC注1621.4硕士学位论文飞行汽车综合式车架设计及综合式车架与空间管阵式车架的对比分析指导教师苏铁熊教授申请学位级别工学硕士专业名称车辆工程论文提交日期2013年04月20日论文答辩日期2013年月日学位授予日期年月日论文评阅答辩委员会主席2013年04月20日中北大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文飞行汽车综合式车架设计及综合式车架与空间管阵式车架的对比分析摘要飞行汽车是飞行器与汽车相结合的新概念交通工具，它兼顾了陆地长途行驶与空中短距离飞行的需求，在这样的要求下，车架的轻量化和结构强度成为了一对突出矛盾。本文针对上述问题，在项目组前阶段研究的基础上设计了综合式车架。并对车架进行了强度、刚度分析以及动态性能分析。依据飞行汽车总体设计和对车身车架外形约束的研究，设计了综合式车架作为飞行汽车车身车架形式；将车架划分为前副车架、中部脊梁和旋翼支柱、后副车架；对比分析铝材和钢材的金属性能、加工工艺、价格因素，选取7050-T7451作为副车架材料，Q420合金钢作为中部脊梁和旋翼支柱材料。应用CATIA软件建立车架的三维模型，应用ANSYS软件，选取弯曲工况和跃升起飞工况两种工况，使用完全相同的外部载荷的基础上，对综合式车架和空间管阵式车架进行了静态的应力及应变分析，动载荷的模态分析，得到相应的数据以及动态图形显示。重点研究了道路激励和发动机激励分别对综合式车架与空间管阵式车架的振动影响。通过两种车架静力学性能和动态性能的对比分析，得到两种车架的各自优缺点，得出这样的结论：对于飞行汽车来说，综合式车架比空间管阵式车架更好。这些优点体现在：车架强度、刚度、车架动态性能、外部激励对车架的影响等方面。最重要的是在都有轻量化空间的前提下综合式车架的重量比空间管阵式车架的重量轻21.62kg，这约占车架重量的18.8%。关键词：飞行汽车，设计，综合式车架，分析与研究中北大学学位论文DesignofComprehensiveFrameforFlyingCarandtheContrastAnalysisforComprehensiveFrameandSpaceTubeBodyFrameAbstractFlyingcarisanewconceptofcraftcombinedwithautotransportation,itgivesconsiderationtolongdistancedrivingandshortdistancenavigating.Undersucharequest,thestructurestrengthandlightweightofbodyofframebecomeaprominentcontradiction.Inordertosolveabovequestions,intheformerstagebasedontheresearchoftheprojectgroup,thepaperdesignsthecomprehensivetypeframeandanalysesthestrengthandstiffnessofframeandthedynamicperformance.Accordingtotheflyingcar'soveralldesignandthestudyofbodyframeshapeconstraints,itdeterminesthecomprehensiveframeasaflyingcarbodyframeform.Thecomprehensiveframecouldbedividedintoformerviceframe,centralbackbone,rotorpillar,afterviceframe.Bycomparinganalysisaluminumandsteelmetal’sproperties,processingtechnologyandpricefactors,thepaperselects7050-T7451asviceframematerial,Q420steelalloyasthecentralbackboneandrotorpillarmaterial.Itbuilds3DmodelofframebyusingCATIAsoftware;selectsthebendingworkingconditionandjumptakeoffconditionandexactlythesameexternalloadandanalyzethestress,strain,dynamicmodalityofcomprehensiveframeandspacetubebodyframe,getthecorrespondingdataanddynamicgraphicaldisplaybyusingANSYSsoftware.Theresearchmainlyfocusesontheroadandtheengineincentivesinfluenceoncomprehensiveframeandspacetubebodyframevibrationseparately.Bycontrastinganalysisthestaticsperformanceanddynamicperformanceoftwokindsofframe,gettheadvantagesanddisadvantagesoftwokindsofframes.,Soitmakestheconclusion,drawforflyingcars,comprehensiveframeisbetterthanspacetubebodyframe.Theadvantagesreflectsomeaspects:strengthandstiffnessofframe,dynamicperformanceofframe,theexternalincentivesinfluenceonframevibrationrespectively.Themostimportantthingisthatonthepremiseofhavinglightweightspace,comprehensiveframeis21.62kglighterthanspacetubebodyframe,whichaccountsforabout18.8%byweightof中北大学学位论文theframe.Keywords:FlyingCar,ComprehensiveFrame,Design,AnalysisandResearch中北大学学位论文I目录1绪论...............................................................................................................11.1论文背景及意义.....................................................................................................11.2飞行汽车国内外研究现状.....................................................................................21.2.1飞行汽车国外研究现状...............................................................................21.2.2国内研究现状...............................................................................................91.3本文研究内容........................................................................................................102综合式车架的设计和空间管阵式车架的简述............................................132.1飞行汽车车架设计理论基础.................................................................................132.1.1基础元件的承力特性简述..........................................................................132.1.2结构设计的基本理论.................................................................................142.2飞行汽车车架设计要求........................................................................................172.3飞行汽车车架初步设计........................................................................................172.3.1飞行汽车总体设计概述..............................................................................172.3.2车架结构型式的确定.................................................................................192.3.3综合式车架外形约束.................................................................................192.3.4综合式车架的材料选择..............................................................................202.4综合式车架结构设计............................................................................................212.4.1综合式车架结构概述...........