课程设计---飞行汽车动力传动系统设计与分析

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1、课题名称：课题名称： 飞行汽车动力传动系统设计与分析 课题目的课题目的： 1. 熟悉了解飞行汽车的应用特点及设计要求; 2. 熟悉了解飞行汽车的工作原理及结构特点; 3. 初步完成飞行汽车动力传动系统方案设计; 课题要求：课题要求： 飞行汽车技术参数： 最大载重 210 公斤； 起飞距离 10 至 100 米； 着陆距离 3 至 35 米； 下降率 3.3 米/秒； 下滑比 约 3：1 至 4：1； 空速 42 至 50 公里/小时； 爬升速度 115 至 300 米/分； 下降速度 (发动机熄火) 3.3 米/秒； Rotax582 发动机，65 马力； 德国 Hirth 3503v发动机，

2、70 马力； 伞翼 Apco Aviation ltd；. 最大飞行高度 4000 米； 机身高 2.10 米； 机身宽 1.85 米； 机身长 2.95 米； 机身重 155 至 180 公斤 (包括伞翼)，实际重量要高于 180 公斤。 课题内容：课题内容： 一飞行汽车应用特点及设计要求概述 飞行汽车主要用于陆地行驶，少数时间用于飞行。在设计时，既要满足陆地 行驶时的性能要求， 比如加速快捷， 制动距离短， 路况适应性强， 能源消耗少等。 又要满足飞行时的性能要求，比如质量轻，起飞降落滑跑距离短等。 二飞行汽车的工作原理及结构特点概述 飞行汽车质量轻，要求陆地行驶时加减速性能好，具有良好的

3、爬坡性能和崎 岖路面的通过性能。因此在陆地行驶动力方案设计时，采用抓地性能强轮胎，另 外应尽可能使飞行汽车的重心偏低，以使具备良好的高速弯道通过性以及稳定 性。 在飞行过程中，飞行汽车机动性能要好，因此在设计飞行动力系统部分时， 应保证发动机的输出功率得到充分利用， 并且在发动机稳定工作范围内有强劲的 动力输出，发动机空中熄火后重新启动稳定快捷。 三飞行汽车动力传动系统方案的设计 根据本次课题要求，初步拟定以下三个方案： 方案一方案一（见（见图一）图一） 本方案采用最简单的传动方式， 以一台发动机驱动螺旋桨， 通过螺旋桨旋转 产生的推力来满足飞行汽车在不同使用场合下的需求。 此方案结构最简单，

4、质量最轻便，成本最低。其缺点是，在陆地工作时，仅 凭螺旋桨产生的推理来驱动整机具有很大的局限性， 不能满足各种路况和各种工 作条件的要求。比如整机在速度极低甚至为零的情况下完成爬坡动作时，整机会 发生动力不足的现象；再比如整机在完成超车动作时，该驱动方案加速时间可能 会比较长。最主要的是，在陆地工作时，该方案整机工作的稳定性不如下述方案 二和方案三。 图一 方案二（见方案二（见图二）图二） 为满足飞行汽车质量轻、结构简单、经济性好的要求，方案二采用一台发动 机通用的方案，即一台发动机同时承担陆地运行和提供空中飞行动力任务。 发动机动力通过不同的传动路径传递到轮胎和螺旋桨，在每个动力路径上都 配

5、备有离合器，通过离合器的分离和接合来实现单独轮胎传动，单独螺旋桨传动 和轮胎螺旋桨的配合传动三种方式。 在普通陆地工作情况下，一般单独使用轮胎传动；在飞行状态下，单独使用 螺旋桨传动；在飞行汽车起飞滑跑或特殊情况下，可使用轮胎和螺旋桨的配合传 动。 在本方案中离合器的选择是很关键的，离合器工作的稳定性直接关系到整机 工作的稳定性，本方案离合器的工作要求是接合平稳，冲击度小，发热量小，工 作寿命长。 此方案优点是陆地工作效率高，成本较低，但是传动系统结构相对复杂。另 外直接利用离合器来控制整机的陆地起步和加速过程个人认为不是最妥当的， 由 于发动机稳定工作在一定的转速范围内，要实现稳定起步和快速

6、提速，只靠油门 调节发动机转速本身是不能满足需求的， 这一功能要通过切换和啮合不同传动比 的齿轮来实现，这就需要在传动系统中加入变速箱。 图二 方案三方案三（见（见图图三三） 采用Rotax582发动机和德国 Hirth 3503v发动机各一台， 以其中一台发动机驱 动轮胎以提供陆地运行所需动力，另一台发动机驱动螺旋桨以提供飞行所需动 力，必要时可以两台发动机同时工作以提供更大功率。 此方案优点是两发动机传动系统结构简单且独立，避免了相互干扰，缺点是 整机重量明显增加， 起飞时最大载重量有所减少， 空中飞行机动性能可能会变差。 另外此方案成本高于前两者，能源消耗大，无法避免使用变速箱。 图三 综合以上三个方案考虑，方案二更具有优势，故在此对方案二初步进行动力 传动系统方案的结构设计和零件选择 1.初步选定采用Rotax582发动机（图五），其基本参数和结构简图（图六）如下： 冲程数目：二冲程 气缸数目：二汽缸 缸径: 76mm 行程: 64mm 总排量: 580.7ccm 功率: 48kw (64.4ph) 6500rpm 扭矩: