双发变距四旋翼无人机动力传动系统设计
发布时间：2021-07-25 14:19
本文的主要研究内容为一款双发变距四旋翼无人机的动力传动系统的设计。首先总结和分析了不同的旋翼类飞行器的动力传动系统的特点,同时分析了电动多旋翼、油动多旋翼的优缺点,结合消防救援的任务需求,确定了油动变距四旋翼的总体方案。其次根据无人机的最大起飞重量和旋翼的气动参数计算所需的发动机功率,对比了单发、双发和四发方案,确定了双发的动力传动方案,完成了发动机的选型,针对该无人机主要使用工况为悬停,没有足够的高速冷空气对其进行散热的情况,重新设计了水冷散热器的几何尺寸。然后根据旋翼和发动机的参数计算出总传动比,通过MATLAB遗传算法工具箱,以重量最轻为目标函数,以弯曲、接触疲劳强度为约束条件,计算得到各级最优的传动比和各个齿轮的基本参数。接着完成了传动系统的结构设计。用有限元分析对比了齿轮在不同安装距下的接触区域和接触应力,校核齿轮的接触强度的同时,得到了较合适的安装距;完成了传动轴的设计与校核;根据前面设计的齿轮和传动轴完成了传动齿轮箱的结构设计,并对主要承力结构进行了有限元分析。最后完成了金属膜片联轴器的结构设计,并运用有限元分析的方法对膜片在不同工况下进行了静力分析。该无人机已完成第一阶...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Yeair油电混合
SOAPdrones油动
图 1.1 Yeair 油电混合四旋翼无人机图 1.2 SOAPdrones 油动四旋翼无人机图 1.3Airborg H8 10K油电混合无人机1.2.3 国内研究现状辽宁壮龙无人机科技有限公司研发了一款农林植保油动直驱六旋翼无人机大壮（DZ310），如图 1.4 所示，这款无人机自重 85kg，商业载荷达 60kg，续航时间 1-4 小时。6 台小型发动机直接驱动旋翼，采用前馈控制算法，协同控制发动机燃油电喷和节气门，实现了发动机转速的精准快速控制，控制精度在 1%左右，响应时间 150ms，解决了发动机控制响应慢的问题。深圳艾特航空的 AT-100 多旋翼反恐无人机采用油电混合的方案，如图 1.5 所示，这款无人机空机重量 12kg，1 个 29.5cc 的发动机驱动共轴双桨提供主要升力，8 个电动旋翼负责飞行姿态控制的同时提供部分升力，可以载重 10kg，配备 1.5L 的油箱可维持 2 小时的最大续航时间。辽宁天行健科技有限公司研发的油动直驱四旋翼，如图1.6所示，这款无人机每个旋翼由一台13.9kW的两冲程发动机驱动，采用舵机来控制旋翼的总距，最大起飞重量可以达到175公斤，可以搭载80kg的燃油和有效载荷。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于KISSsoft的齿轮传动设计[J]. 贺声阳. 煤矿机械. 2016(08)
[2]弧齿锥齿轮不同载荷有限元多齿接触研究[J]. 陈志亮,杨荣松,刘强. 机械传动. 2016(04)
[3]斜齿轮接触应力的有限元分析[J]. 田雅琴,孟丹. 山西冶金. 2016(01)
[4]油动四旋翼飞行器动力系统的参数匹配[J]. 康桂文,李正浩. 沈阳航空航天大学学报. 2015(06)
[5]汽车发动机冷却液及其发展趋势[J]. 袁晓天. 石油商技. 2015(05)
[6]基于遗传算法的锥齿轮优化设计[J]. 张慧,李吉祥,徐博. 新课程(下). 2015(07)
[7]解密多旋翼发展进程[J]. 全权. 机器人产业. 2015(02)
[8]弧齿锥齿轮有限元建模与接触分析[J]. 侯祥颖,方宗德,邓效忠,蔡香伟,宁程丰. 哈尔滨工程大学学报. 2015(06)
[9]斜齿轮减速器参数化建模及接触有限元分析[J]. 蒿丽萍. 内蒙古电大学刊. 2015(01)
[10]弧齿锥齿轮的有限元分析[J]. 刘迎娟,冯立艳,谢文志. 河北联合大学学报(自然科学版). 2014(01)
硕士论文
[1]基于ANSYS的膜片联轴器有限元分析[D]. 吴迪.延边大学 2016
[2]某小型无人机起落架缓冲器卡滞特性研究[D]. 徐奎.南京航空航天大学 2016
[3]大载荷纵列式涵道无人机总体设计及性能分析[D]. 孟凡华.吉林大学 2015
[4]螺旋锥齿轮有限元接触分析与试验研究[D]. 张红涛.湖南大学 2015
[5]汽车变速器齿轮参数优化设计方法的研究[D]. 吴正卫.上海工程技术大学 2015
[6]直升机主减速器主要性能参数评定方法研究[D]. 邱江.南京航空航天大学 2013
[7]弧齿锥齿轮参数化设计及有限元分析[D]. 祝政委.合肥工业大学 2012
[8]直升机传动系统设计方法研究[D]. 王卫刚.南京航空航天大学 2011
[9]直升机传动系统总体设计中关键参数计算方法的研究[D]. 曹海波.南京航空航天大学 2011
[10]活塞式航空发动机冷却系统性能仿真与设计[D]. 郭冬冬.北京交通大学 2008
本文编号：3302188
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Yeair油电混合
SOAPdrones油动
图 1.1 Yeair 油电混合四旋翼无人机图 1.2 SOAPdrones 油动四旋翼无人机图 1.3Airborg H8 10K油电混合无人机1.2.3 国内研究现状辽宁壮龙无人机科技有限公司研发了一款农林植保油动直驱六旋翼无人机大壮（DZ310），如图 1.4 所示，这款无人机自重 85kg，商业载荷达 60kg，续航时间 1-4 小时。6 台小型发动机直接驱动旋翼，采用前馈控制算法，协同控制发动机燃油电喷和节气门，实现了发动机转速的精准快速控制，控制精度在 1%左右，响应时间 150ms，解决了发动机控制响应慢的问题。深圳艾特航空的 AT-100 多旋翼反恐无人机采用油电混合的方案，如图 1.5 所示，这款无人机空机重量 12kg，1 个 29.5cc 的发动机驱动共轴双桨提供主要升力，8 个电动旋翼负责飞行姿态控制的同时提供部分升力，可以载重 10kg，配备 1.5L 的油箱可维持 2 小时的最大续航时间。辽宁天行健科技有限公司研发的油动直驱四旋翼，如图1.6所示，这款无人机每个旋翼由一台13.9kW的两冲程发动机驱动，采用舵机来控制旋翼的总距，最大起飞重量可以达到175公斤，可以搭载80kg的燃油和有效载荷。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于KISSsoft的齿轮传动设计[J]. 贺声阳. 煤矿机械. 2016(08)
[2]弧齿锥齿轮不同载荷有限元多齿接触研究[J]. 陈志亮,杨荣松,刘强. 机械传动. 2016(04)
[3]斜齿轮接触应力的有限元分析[J]. 田雅琴,孟丹. 山西冶金. 2016(01)
[4]油动四旋翼飞行器动力系统的参数匹配[J]. 康桂文,李正浩. 沈阳航空航天大学学报. 2015(06)
[5]汽车发动机冷却液及其发展趋势[J]. 袁晓天. 石油商技. 2015(05)
[6]基于遗传算法的锥齿轮优化设计[J]. 张慧,李吉祥,徐博. 新课程(下). 2015(07)
[7]解密多旋翼发展进程[J]. 全权. 机器人产业. 2015(02)
[8]弧齿锥齿轮有限元建模与接触分析[J]. 侯祥颖,方宗德,邓效忠,蔡香伟,宁程丰. 哈尔滨工程大学学报. 2015(06)
[9]斜齿轮减速器参数化建模及接触有限元分析[J]. 蒿丽萍. 内蒙古电大学刊. 2015(01)
[10]弧齿锥齿轮的有限元分析[J]. 刘迎娟,冯立艳,谢文志. 河北联合大学学报(自然科学版). 2014(01)
硕士论文
[1]基于ANSYS的膜片联轴器有限元分析[D]. 吴迪.延边大学 2016
[2]某小型无人机起落架缓冲器卡滞特性研究[D]. 徐奎.南京航空航天大学 2016
[3]大载荷纵列式涵道无人机总体设计及性能分析[D]. 孟凡华.吉林大学 2015
[4]螺旋锥齿轮有限元接触分析与试验研究[D]. 张红涛.湖南大学 2015
[5]汽车变速器齿轮参数优化设计方法的研究[D]. 吴正卫.上海工程技术大学 2015
[6]直升机主减速器主要性能参数评定方法研究[D]. 邱江.南京航空航天大学 2013
[7]弧齿锥齿轮参数化设计及有限元分析[D]. 祝政委.合肥工业大学 2012
[8]直升机传动系统设计方法研究[D]. 王卫刚.南京航空航天大学 2011
[9]直升机传动系统总体设计中关键参数计算方法的研究[D]. 曹海波.南京航空航天大学 2011
[10]活塞式航空发动机冷却系统性能仿真与设计[D]. 郭冬冬.北京交通大学 2008
本文编号：3302188
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