多旋翼火災救援無人機的機械系統(tǒng)結構設計開題報告

1、<p><b>　　畢業(yè)設計(論文)</b></p><p><b>　　開</b></p><p><b>　　題</b></p><p><b>　　報</b></p><p><b>　　告</b></p>

2、<p>　　題目：多旋翼火災救援無人機的機械系統(tǒng)結構設計</p><p>　　年 月 日</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　本課題的目的意義（研究性課題應闡明國內外研究概況）一、無人機定義及其分類（一）無人機是什么？無人機是無人駕駛飛機的簡稱（Unmanned Aerial Vehicle），是利用無線電遙

3、控設備和自備的程序控制裝置的不載人飛機，包括無人直升機、固定翼機、多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機。廣義地看也包括臨近空間飛行器（20-100公里空域），如平流層飛艇、高空氣球、太陽能無人機等。從某種角度來看，無人機可以在無人駕駛的條件下完成復雜空中飛行任務和各種負載任務，可以被看做是“空中機器人”。（二）無人機分類1、按照不同平臺構型來分類，無人機可主要有固定翼無人機、無人直升機和多旋翼無人機三大平臺，其它小種類無人機平臺還包括傘翼

4、無人機、撲翼無人機和無人飛船等。固定翼無人機是軍用和多數民用無人機的主流平臺，最大特點是飛行速度較快；無人直升機是靈活性最強的無人機平臺，可以原地垂直起飛和懸停；多旋翼（多軸）無人機是消費級和部分民用用途的首選平臺，靈活性介于固定翼和直升機中間（起降需要推力），但操縱簡單、成本較低。2、按不同使用領域來劃分，無人機可分為軍用、民用和消費級三大類，對于無人機的性能要求各有偏重</p><p>　其中，機身大量裝配的

5、各種傳感器（包括角速率、姿態(tài)、位置、加速度、高度和空速等）是飛控系統(tǒng)的基礎，是保證飛機控制精度的關鍵，在不同飛行環(huán)境下、不同用途的無人機對傳感器的配置要求也不同。未來對無人機態(tài)勢感知、戰(zhàn)場上識別敵我、防區(qū)外交戰(zhàn)能力等方面的需求，要求無人機傳感器具有更高的探測精度、更高的分辨率，因此國外無人機傳感器中大量應用了超光譜成像、合成孔徑雷達、超高頻穿透等新技術。（二）導航系統(tǒng)導航系統(tǒng)向無人機提供參考坐標系的位置、速度、飛行姿態(tài)，引導無人機按照指

6、定航線飛行，相當于有人機系統(tǒng)中的領航員。無人機載導航系統(tǒng)主要分非自主（GPS等）和自主（慣性制導）兩種，但分別有易受干擾和誤差積累增大的缺點，而未來無人機的發(fā)展要求障礙回避、物資或武器投放、自動進場著陸等功能，需要高精度、高可靠性、高抗干擾性能，因此多種導航技術結合的“慣性+多傳感器+GPS+光電導航系統(tǒng)”將是未來發(fā)展的方向。（三）動力系統(tǒng)不同用途的無人機對動力裝置的要求不同，但都希望發(fā)動機體積小、成本低、工作可靠：1、無人機目前廣泛采

7、用的動力裝置為活塞式發(fā)動機，但活塞式只適用于低速低空小型無人機；2、對于一次性使用的靶機、自殺式無人</p><p>　國內外無人機發(fā)展國外無人機發(fā)展現(xiàn)狀2009年以來，美國持續(xù)促進無人機創(chuàng)新發(fā)展并實現(xiàn)首次大規(guī)模商用。商業(yè)經營者可根據需求選擇不同尺寸及功能的無人機。這些無人機大多攜帶方便，用手機或平板電腦就能直接操作。在符合一系列操作和安全規(guī)定的前提下，無人機可用作商業(yè)、科學、公共事業(yè)和教育目的。航空科技革命已開

8、始，并將逐漸轉變我們收集信息、提升科學精準度、推廣產品、保護公共健康的能力。短期內，無人機將為以下領域帶來重大變化：1.農業(yè)領域：農場主可運用無人機實時監(jiān)控種植物的健康狀況，無人機將降低農用飛機事故死亡率，高質量數據的收集也將會帶來更好的收成。2.基礎設施監(jiān)控領域：用無人機監(jiān)控手機信號塔、大橋、管道、電氣線路和石油鉆塔，免去了人工監(jiān)控的潛在生命危險，工人可更安全地監(jiān)控信號塔等基礎設施。3.科學研究領域：科學家與工程師能運用無人機進行更有

9、效的環(huán)境監(jiān)測，對美國的自然資源、荒地和航道進行監(jiān)管。據業(yè)內估計，未來10年內，商用無人機將為美國帶來820億元收入并創(chuàng)造10萬個工作機會。國內無人機發(fā)展現(xiàn)狀隨著今年國家的各項政策決議，無人機航拍、遙感市場將在未來幾年迎來跨越式發(fā)展的新契機。低端航拍無人機的應用，遠</p><p>　目前民用無人機航拍的缺點：市場不夠規(guī)范，需要技術投入 雖然院所、航空集團在逐漸往低端靠，但無人機行業(yè)前景相當廣闊，據稱是“預計今后1

10、0年內民用無人機市場的銷售額可達10億美元。無論是軍用還是民用，無人機都將朝著模塊化、標準化、多樣化和系列化的趨勢發(fā)展，其應用范圍廣泛，前景喜人?！痹核?、航空集團的最大缺點，就是體制上的問題（有的已經在股份制了，所以更要有危機感），導致成本驚人。 很多人總認為現(xiàn)在是市場不成熟，沒有需求，所以技術沒有人去研發(fā)，而我看來是恰恰相反。無人機廠家要用戶懂一點專業(yè)知識是可以的，通過培訓可以解決，但你要求用戶要經過好幾年去積累飛行經驗，并且

11、一個閃失就摔飛機的話，市場絕對是做不起來的。所以大家別只抱怨，技術不成熟也是市場不成熟的一個很大原因。就像手機市場，技術成熟后市場自然就起來了。其實技術不成熟也是很正常的事，大家是普遍把無人機想簡單了，要搞出一個無人機，使之能飛起來進行演示，并不是非常困難，但要真正做到性能優(yōu)良，滿足實用要求則是一件非常困難的事情，不可等閑視之。想想無人機研制涉及的多個技術領域吧：1、飛行器總體設計；2、空氣動力學；3、材料與結構；4、動力</p

12、><p>　本課題的主要內容、重點解決的問題，完成任務可能思路和方案。主要內容針對多旋翼火災救援無人機，進行機械系統(tǒng)方案的優(yōu)選，并且進行關鍵結構和尺寸設計，主要完成以下任務：(1) 查詢、學習、總結多旋翼救援無人機文獻，了解救援無人機的功能、結構及性能參數；(2) 根據參數，優(yōu)選多旋翼救援無人機方案，并設計整體布局；(3) 根據相關文獻，在受力分析的基礎上，應用Excel或ANSYS軟件計算，設計聯(lián)接導軌、機架、救援

13、模塊、發(fā)射機構、折疊桿等關鍵零部件；用UG或Pro/e建模，并形成工程圖。重點解決問題多旋翼火災救援無人機的無刷電機與槳葉選擇：電機需要提供足夠的升力，來平衡重力和無人機在載重上升過程中需要克服的上升加速度產生的力；同時需要選擇合適尺寸和材料的槳葉，在滿足升力的條件下，槳葉的結構強度符合要求。多旋翼火災救援無人機的起落架的設計：當無人機在失速下墜的時候，起落架的結構強度可以保障云臺和無人機安全著陸，需要起落架的材料韌性足夠，且結構應力盡

14、可能的減小。多旋翼火災救援無人機的云臺和機身的連接：要求銜接機構能夠實現(xiàn)快速銜接和固定，并且在上升達到最大拉力的時候，結構依然穩(wěn)定，選擇材料時要考慮到結</p><p>　本課題欲達到的目的或預期研究的結果目的：1.熟練地操作ANSYS進行結構分析，模態(tài)分析。2.復習大學期間學習的機械設計和工程力學，并更勝深入的學習。3.初步了解消防無人機的應用、結構、設計。預期結果：1.運用ANSYS對必要的機構進行應力分析，

15、模態(tài)分析。2.回顧并強化所學知識，運用所學知識初步了解消防無人機的運作。</p><p>　計 劃 進 度</p><p>　周 次工 作 內 容備 注</p><p>　2016-2017-2第1-2周開題報告：</p><p>　2016-2017-2第3-4周相關背景調研：通過調研、閱讀文獻，確定畢設相關研究背景、意

16、義及內容，進而完成第一章緒論部分內容。</p><p>　2016-2017-2第3-4周總體設計方案：分析確定總體方案，并計算、設計、選擇主要零部件，如傳動部件、運動系統(tǒng)、壓縮氣缸等。</p><p>　2016-2017-2第5-6周壓縮機的熱力計算: 通過計算進氣量、排氣量，完成溫度、壓力、功、功率及效率等計算，從而確定電動機。</p><p>　2016-2

17、017-2第6-7周壓縮機機械傳動系統(tǒng)設計：在對曲軸、連桿、活塞等的受力分析基礎上，完成其材料、尺寸的計算、選擇。</p><p>　2016-2017-2第8周中期進度檢查:完成中期檢查表，在校參加答辯。如要改題，改題申請一定要在截止時間第3周完成。</p><p>　2016-2017-2第8-9周壓縮機的噪聲探究及控制：在調研壓縮機噪聲源的基礎上，發(fā)現(xiàn)其傳播途徑，進而提出或確定其控制

18、方法。</p><p>　2016-2017-2第10周全文總結: 對每章進行小結，在摘要中提煉出要完成的內容，進而對整個畢業(yè)設計完成的內容進行總結，以要點、結果、結論形式呈現(xiàn)。</p><p>　2016-2017-2第11周畢業(yè)設計初稿：導師根據畢業(yè)設計要求指導學生修改論文和圖紙，尤其形式、格式和質量。</p><p>　2016-2017-2第12周提交畢業(yè)設