【摘要】：多旋翼無人機是近幾年興起的飛行器,其結(jié)構(gòu)較為簡單,但是功能強大,靈活性強,在農(nóng)業(yè)、軍事、消防、商業(yè)等領(lǐng)域均有著非常廣闊的應(yīng)用前景。油動無人機需要傳動系統(tǒng)來將發(fā)動機的動力傳遞給四個螺旋槳上,利用現(xiàn)代設(shè)計方法,對新型油動重載無人機傳動系統(tǒng)力學(xué)特性分析及優(yōu)化是本文研究的目的。本文詳細分析了一種油動重載四旋翼無人機傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及工作原理。從新型復(fù)合結(jié)構(gòu)材料力學(xué)分析和裝配體結(jié)構(gòu)力學(xué)分析著手,探究了復(fù)合材料力學(xué)性能、復(fù)合材料力學(xué)與鋪層角度的關(guān)系與碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的失效準(zhǔn)則。使用CATIA、UG等三維制圖軟件對復(fù)合材料傳動軸結(jié)構(gòu)、包含復(fù)合材料傳動軸中間軸結(jié)構(gòu)、支臂外軸試驗臺、支臂內(nèi)軸聯(lián)軸器進行設(shè)計建模,ANSYS軟件對傳動系統(tǒng)中含有上述包含碳纖維試驗件的結(jié)構(gòu)進行了有限元強度分析。本文試驗部分對傳動系統(tǒng)碳纖維傳動軸進行了扭轉(zhuǎn)強度試驗,通過取一段碳纖維薄壁管進行扭矩試驗,觀察扭轉(zhuǎn)角與扭矩的關(guān)系,找出碳纖維傳動軸扭轉(zhuǎn)薄弱部位,通過運用碳纖維復(fù)合材料混合連接原理,計算其中膠接理論參數(shù)與機械連接孔位理論參數(shù),提高了碳纖維傳動軸的扭轉(zhuǎn)強度;對支臂外軸進行了拉力試驗,設(shè)計并加工支臂拉力試驗臺,分別使用限制載荷、極限載荷、破壞載荷驗證無人機的支臂外軸在螺旋槳極限升力載荷下的應(yīng)變及位移情況;分析與試驗結(jié)果表明,采用合理的連接方式可有效提高碳纖維與金屬構(gòu)件的連接強度。利用CAD/CAE技術(shù)對結(jié)構(gòu)力學(xué)進行分析,結(jié)合試驗驗證提高了油動無人機傳動系統(tǒng)的設(shè)計水平、縮短了設(shè)計和驗證周期、減少研發(fā)成本、在無人機輕量化的方向上有顯著的優(yōu)勢。
【圖文】：

圖 2.1 油動四旋翼無人機Fig. 2.1 Fuel-driven Four-rotor UAV 2.1 為無人機的結(jié)構(gòu)參數(shù)。最大起飛重等于機身結(jié)構(gòu)重量加最大任務(wù)載荷強度的基礎(chǔ)上對該油動重載無人機的傳動系統(tǒng)進行輕量化設(shè)計及優(yōu)化可載荷重量，延長最大續(xù)航時間。通過仿真分析和試驗驗證優(yōu)化傳動系統(tǒng)是本文所要研究的內(nèi)容。表 2.1 無人機參數(shù)Tab. 2.1 UAV parameters參數(shù) 數(shù)值軸距（mm） 2300機高（mm） 1600機長（mm） 4320機寬（mm） 3728最大續(xù)航時間（h） 4最大起飛重量（kg） 450最大任務(wù)載荷（kg） 120巡航速度（km/h） 60升限（m） 5000人機傳動系統(tǒng)構(gòu)成

1-中間軸 2-支臂軸 3-輸出軸 4-轉(zhuǎn)向箱 圖 2.2 無人機傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型1-Intermediate shaft 2-Arm shaft 3-output shaft 4-Steering box Fig. 2.2 Structure model of drive system oUAV如圖 2.3 中間軸與機體之間通過 3 個軸承座固定，，三個帶輪通過銷釘連接固定在碳傳動軸上。1 號大帶輪通過皮帶連接發(fā)動機輸出軸上的帶輪，將發(fā)動機的轉(zhuǎn)速通過皮遞到中間軸上；動力通過 1 號帶輪傳遞到中間軸上后分別由 2 號、3 號小帶輪再通過傳遞到前后支臂內(nèi)軸上。軸承座
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V279

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本文編號：2596804