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研究生： 陳韶甫
Chen, Shau-Fu
論文名稱： 飛天車地面性能的初步設計
Aero Runner Preliminary Design on Ground Performance
指導教授： 林清一
Lin, C. E.
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
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： Gyroplane, Finite Element Method, Material 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

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