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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳韶甫
研究生(外文):Shau-FuChen
論文名稱:飛天車地面性能的初步設計
論文名稱(外文):Aero Runner Preliminary Design on Ground Performance
指導教授:林清一林清一引用關係
指導教授(外文):C. E. Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:航空太空工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:英文
論文頁數:91
中文關鍵詞:旋翼機有限元素法材料破壞準則
外文關鍵詞:GyroplaneFinite Element MethodMaterial failure criterion
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本篇論文主要目的為設計以gyroplane為主體的飛天車,同時擁有汽車般的陸地行走能力與旋翼機飛行的能力。研究重點則放在汽車動力學與底盤結構的分析。目標是設計結構輕量且穩固的車子底盤,並且可以在我們設定的速度下行駛避免側向威脅保障安全。本文以Ansys WorkBench來分析底盤狀況,將分析出來的應力值用von Mises破壞準則判斷其結構強度。最後探討車輛的法規及輕航機的法規,增加飛天車在實際生活中應用的可行性。
The thesis describes a redesign work on a gyroplane into car’s maneuverability with flight capability. This study focuses on the automotive dynamic and the analysis of chassis structure. First, it discusses automotive and ultra-light regulations and increases the feasibility of flying cars in real life. The goals are designing a chassis of strong and lightweight, can driving in setting speed, avoiding threats of lateral stability and safety. Finally, after designing the chassis, ANSYS workbench is applied to analyze the stress of chassis and then comparing with von Mises failure criterion to determine its structural strength. By following the regulations, the feasbility analysis on Aeron Runner is presented.
ABSTRACT ii
摘要 iii
誌謝 iv
CONTENTS v
LIST OF TABLES viii
LIST OF FIGURES ix
Symbols xi
CHAPTER I
INTRODUCTION 1
1.1Literature Survey 2
1.2 Background and Motivation 4
1.3 Main Idea 5
1.4 Thesis overview 7
CHAPTER II
Design with Finite Element Analysis 8
2.1 FEM Introduction 8
2.2 Chassis of FEM Analyze 10
2.2.1 Vehicle and parts strength and fatigue analysis 11
2.2.2 Vehicle and parts component stiffness 12
2.2.3 Vehicle and parts modals and dynamic analysis 13
2.2.4 Vehicle and parts noise vibration harshness (NHV) analysis 14
2.2.5Vehicle and parts collision security analysis 14
2.2.6 Design optimization analysis 15
2.2.7 Pneumatic or flow field analysis 15
2.2.8 Thermal structure coupled analysis 16
2.3 Finite element analysis procedure and method 16
2.4 Results: 17

CHAPTER III
Ground Vehicle Considerations 18
3.1Static characteristics 18
3.1.1 Car regulation 18
3.1.2Ultra-light vehicle regulation 19
3.1.3Marketspecifications of reference 21
3.1.4 Wheelbase 24
3.1.5Tread 26
3.1.6 Car seat configuration 28
3.1.7 Differences of the car and gyroplane 31
3.1.8 Design constraints 35
3.1.9 Ideal design of transmission 36
3.2 Dynamic characteristic 38
3.2.1 Vehicle dynamic 38
3.2.2 Rolling resistance 39
3.2.3 Air resistance 41
3.2.4 Grade resistance 42
3.2.5 Inertia resistance 42
3.2.6 Tractive force 42
3.2.7 Tractive condition 44
3.2.8 Relationship between acceleration and stability 46
3.2.9 Relationship between speed and revolutions per minute 48
3.3 Remarks 49
CHAPTER IV
Feasibility Design and Analysis 50
4.1 Mechanics of materials 50
4.2 Property of material 51
4.3 Material failure criterion 55
4.4 Chassis drawing 59
4.5 Analysis process 63
4.6 Stress analysis and load handling 64
4.7 Factor of safety 64
4.8 Loaded analysis (ground) 65
4.8.1 Part of steel: 66
4.8.2 Part of aluminum alloy: 69
4.8.3 Part of titanium alloy: 71
4.9 Loaded analysis (sky) 74
4.9.1 Part of steel: 75
4.9.2 Part of aluminum alloy: 77
4.9.3 Part of titanium alloy: 80
4.10 Loaded analysis (moment) 82
4.11Remarks: 84
CHAPTER V
Conclusion 86
5.1 Conclusion 86
5.2 Future work 87
References 88

[1]Autogyro, http://www.jefflewis.net/autogyros.html, NOV 2011.
[2]U.S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration, Rotorcraft Flying Handbook FAA-H-8083-21, DEC 2011.
[3]陳精一、蔡國忠,1999,全華科技圖書有限公司,電腦輔助工程分析-ANSYS使用指南。
[4]主編:譚繼錦、張代勝,主審:陳朝陽,汽車結構有限元分析。
[5]洪慶章、劉清吉、郭嘉源,ANSYS教學範例,知城數位科技,2001年。
[6]黃運琳、廖志維、黃冠倫、江文楨 國立虎尾科技大學機械設計工程系暨研究所教授 國立虎尾科技大學機械與機電工程研究所研究生 電動車輛之動態模擬與振動模態分析,國科會計畫編號: NSC-96-2622-E-150-014-CC3。
[7]劉惟信主編,清華大學出版社,汽車設計。
[8]中華民國交通部 MINISTRY OF TRANSPORTATION AND COMMUNICATIONS R.O.C.,車輛規格規定,FEB 2012。
[9]交通部民用航空局Civil Aeronautics Administration,民用航空法, FEB 2012。
[10]交通部民用航空局Civil Aeronautics Administration,超輕型載具管理辦法,FEB 2012。
[11]飛機引擎的工作原理,
http://tc.wangchao.net.cn/zhidao/detail_5071080.html, JAN 2012.
[12]RAF2000 MILES ABOVE THE REST,
http://www.rafsa.co.za/index.php?option=com_content&view=article&id=72&Itemid=1, FEB 2012.
[13]SPORT COPTER,
http://sportcopter.com/Gyroplanes/SportcopterII/tabid/133/Default.aspx, JAN 2011.
[14]TERRAFUGIA,
http://www.terrafugia.com/aircraft.html, APR 2012.
[15]汽車尺寸參數,
http://www.jmxfw.com/auto/200902/225799_1.html, FEB 2012.
[16]YOKOHAMA,
http://www.yokohamatire.com.tw/information.htm, FEB 2012.
[17]車身尺寸,
http://w3.toyota.club.tw/index.php?showtopic=1110, APR 2012.
[18]林百福編譯,全華科技圖書有限公司,汽車設計。
[19]張洪欣編著,科技圖書股份有限公司,汽車設計。
[20]Are Gyroplanes Deathtraps or Fun Flying Machines,
http://www.popularmechanics.com/technology/aviation/diy-flying/4342662, MAY 2012.
[21]Rotor Flight Dynamics,
http://www.rotorflightdynamicsinc.com/, MAR 2012.
[22]GBA Groen Brothers Aviation,
http://www.groenbros.com/products.php, JUN 2012.
[23]汽車直線行駛動力學,
http://faculty.stut.edu.tw/~ccchang/yesnewtraffic/C/B/E.pdf, MAY 2012.
[24]劉英標校對,林慶銘編譯,全華科技圖書股份有限公司印行,汽車工程學。
[25]茄子川捷久/宮下義孝/汐川滿則山海棠授權賴耿陽編譯,台灣復文興業股份有限公司,汽車行駛性能與測試法。
[26]作者:李如霞工作室,出版社:士明出版,日期:2006年01月01日,語言:繁體中文,ISBN:9789867377128,新編交通工程精粹。
[27]TISC中華民國鋼構協會,
http://www.tiscnet.org.tw/readtech.php?pr_type=6&no=7&page=3, MAY 2012.
[28]車架材質比較,
http://blog.udn.com/giveman/2615676, APR 2012.
[29]劉晉奇、褚晴暉著,滄海書局,2005年,有限元素分析與ANSYS的工程應用。
[30]沈勇全,彭世明,曾建榮,簡國雄,高立圖書有限公司,1999,材料力學。
[31] Power Transmission, JUL 2012.
http://www.globalspec.com/reference/45193/203279/chapter-5-power-transmission.

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