一种五旋翼飞行机器人的主旋翼设计(附件)
旋翼是飞行器的重要部件。在飞行器飞行过程中，旋翼系统会出现升力和张力。不仅如此，旋翼还像飞行器副翼和升降机。旋翼有四种主要类型:铰接旋翼、非铰接旋翼、半铰接旋翼和无轴承旋翼，是飞行器最常用的设备之一。本文主要阐述了基于SolidWorks技术的旋翼三维建模设计。三维模型通常使用这种特殊的软件生成3d建模工具,3d模型本身是不可见的,可以根据简单的线框图或不同的方法在不同的详细程度呈现的光与影,但许多3d纹理模型用于覆盖,调整纹理三维模型的过程称为纹理映射。纹理是一个图像，但它可以使模型更详细和更真实。本论文是关于旋翼的三维建模的论述。关键词 旋翼，三维建模，SolidWorks
目 录
1 绪论 1
1.1 旋翼的研究背景 1
1.2 旋翼技术的国内外研究现状 2
1.3 本文研究内容 3
2 旋翼的设计 3
2.1 旋翼的工作原理 3
2.2 旋翼的设计原则 4
2.3 旋翼课题设计的意义 5
3 旋翼结构主要组件 5
3.1 轴承 5
3.2 桨叶 6
3.3 变距铰 7
3.4 桨毂 7
3.5 扭力臂 7
4 三维建模 8
4.1 三维设计软件的介绍 8
4.2 三维建模方法介绍 9
4.3 软件使用注意点 11
4.4 三维建模设计 13
5 旋翼系统校核 19
5.1 概论 19
5.2 结构有限元建模 19
5.3 单位载荷工况的工程化处理 20
6 旋翼加工生产 21
6.1 旋翼加工工艺规程制定 21
6.2 制定机械加工工艺规程的原始资料 22
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
1 绪论
1.1 旋翼的研究背景
随着时间的流逝，在军用、民间、科技，旋翼飞行器已经不可或缺。于此同时，旋翼在高效率多功能的方向有了长足进步。小型旋 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
翼飞行机器人主要特点是体积小、重量轻、易隐藏。旋翼飞行机器人可以在特殊的环境内进行工作，完成任务。多旋翼飞行器可以用完成航拍、救护伤员、勘测资源、侦探敌情等一系列重要任务。与此同时，因为旋翼飞行机器人飞行控制度高、操作比较简单、经济效益比较高，被各大科研机构当做科研的有效工具。
当代飞行器器的旋翼系统中的桨叶组成材料有很多，最为常见的是复合材料。复合材料与金属材料各有优点，但是复合材料有很多金属材料比不上的特性，例如：更加高的比强度、比模量、更好的抗疲劳和抗损伤延伸的效果。所以，当代飞行器器使用复合材料后，飞行器旋翼叶片的质量会大幅减少，抗疲劳更高，飞行的时间也越长可以达到6000小时，有的甚至可以达到“无限生命”。
纤维复合材料刚度可被使用切割设计和不同层次的多种选择，非常有利于调整分布和挥动，旋翼叶片的振动质量和扭转刚度分布，从而达到预期的旋翼设计要求。当前，复合叶片结构的固化方法一般采用闭合压力模的固化方法，这样旋翼桨叶几何形状精度要求可以达到预期，包括叶片型扭转角、表面粗糙度、尺寸等，这是金属叶片制造过程中的难点。
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图1 旋翼结构图
随着技术的进步，旋翼的发展潮流是人工智能化和轻薄化，自从有科学家提出的智能旋翼振动和噪声主动控制技术，这些技术越发成熟，已经进入安装试验验证阶段，正逐步从准备到模型的应用。新的旋翼和旋翼结构是技术发展的前沿之一，如倾斜旋翼、ABC同轴倒置叶片概念、推进旁路旋翼，并结合旁路可调推力矢量推进器等新概念，极大地促进了高SP旋翼性能的EED。
1.2 旋翼技术的国内外研究现状
有“亚洲第一塔”之称的飞行器旋翼系统测试塔，最近一段时间成功地完成了一项十分重要的测试。这是我国第一次使用该测试装备进行重要的测试，并首次在我国飞行器上进行国内先进的旋翼外形匹配工作，完全改变了旋翼飞行器器只能从以前的机型上面吸取经验，参数必须和以前一样的设定。与当前的被动局面模式大不相同。中国通过该测试，可以大幅度提升我们的飞行器旋翼系统使用寿命和相应的一些性能，有效的减少开发旋翼系统的成本和降低了飞行的危险，表明着中国的旋翼试验技术已经牢牢地确立了自己到达了一个发达国家的先进水平。目前，中国航空工业飞行器设计研究所正在进行一些相关测试，铰链力矩的重复性试验飞行器轮毂的测试，这是第一次在中国。其中也包括了比如重型车辆旋翼、无轴承旋翼和智能旋翼等的研究，加强了我国旋翼系统的试验能力和自主创新能力，积极推动我国飞行器国内旋翼多样化发展。是为了响应国内的需求，我们通过进口、测绘生产专利仿制、参考样机设计和国际合作和技术路线，我们设计并与国际合作开发和设计线，研制出轻型2T星。柔性旋翼中和大瓦的柔性旋翼球等，可以说中国已经掌握了第三代旋翼系统的重要技术。在第四代旋翼（无轴承旋翼）的研究中，中国完成了在技术层面上取得了突破完成了的旋翼的有关验证，但是需要做更多的实验去验证。在最新的超高速旋翼方面，才刚刚起步，还处于研究原理和论证概念的初始阶段。
当前，中国的飞行器旋翼技术与发达国家先进水平存在着较大的差距，飞行器旋翼系统技术基础比较薄弱，工业水平比较落后，实验条件也比不上国外先进水平。因此想要尽快提升我国的旋翼技术水平，就必须考虑选择正确的发展方向，在努力发展旋翼技术的同时，也要虚心向其他先进国家学习，走出具体中国特色的技术发展路径。
飞行器旋翼低温飞行的时候会结冰，严重影响飞行器的安全性能，旋翼自动清冰技术是要在复合材料旋翼中加入加热组件，这项技术单前只有美国和法国掌握，比如S—92、新黑鹰、欧洲EH 101和超级美洲虎A。IrPrave.旋翼系统清除冰的技术需要精确控制加入的发热元件，温度低了除不了冰，温度高了会将叶片烧坏，无论哪一个都会导致很严重的后果。然后，将加热元件放在叶片上之后，叶片在旋转之后如何保证叶片和加热元件的寿命和工作的可靠性，需要考虑的问题非常复杂，因此也成为旋翼除冰技术成了美国和法国的秘密。
新一代飞行器，包括美国的H92，新的黑鹰和俄罗斯的ANSAR，现在使用最新的电控技术。与传统的机械飞行控制系统相比，电传飞行控制可以大大降低飞行器的重量。更多的提高飞行员的控制能力。
1.3 本文研究内容
旋翼技术的基础取决于精准的三维建模。
1、深入理解飞行机器人主旋翼的结构构型和装配关系。
2、认真完成飞行机器人主旋翼的结构设计与模拟装配。
3、按现行的机械制图和公差的国家标准，认真完成主旋翼的有关图纸。
目 录
1 绪论 1
1.1 旋翼的研究背景 1
1.2 旋翼技术的国内外研究现状 2
1.3 本文研究内容 3
2 旋翼的设计 3
2.1 旋翼的工作原理 3
2.2 旋翼的设计原则 4
2.3 旋翼课题设计的意义 5
3 旋翼结构主要组件 5
3.1 轴承 5
3.2 桨叶 6
3.3 变距铰 7
3.4 桨毂 7
3.5 扭力臂 7
4 三维建模 8
4.1 三维设计软件的介绍 8
4.2 三维建模方法介绍 9
4.3 软件使用注意点 11
4.4 三维建模设计 13
5 旋翼系统校核 19
5.1 概论 19
5.2 结构有限元建模 19
5.3 单位载荷工况的工程化处理 20
6 旋翼加工生产 21
6.1 旋翼加工工艺规程制定 21
6.2 制定机械加工工艺规程的原始资料 22
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
1 绪论
1.1 旋翼的研究背景
随着时间的流逝，在军用、民间、科技，旋翼飞行器已经不可或缺。于此同时，旋翼在高效率多功能的方向有了长足进步。小型旋 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
翼飞行机器人主要特点是体积小、重量轻、易隐藏。旋翼飞行机器人可以在特殊的环境内进行工作，完成任务。多旋翼飞行器可以用完成航拍、救护伤员、勘测资源、侦探敌情等一系列重要任务。与此同时，因为旋翼飞行机器人飞行控制度高、操作比较简单、经济效益比较高，被各大科研机构当做科研的有效工具。
当代飞行器器的旋翼系统中的桨叶组成材料有很多，最为常见的是复合材料。复合材料与金属材料各有优点，但是复合材料有很多金属材料比不上的特性，例如：更加高的比强度、比模量、更好的抗疲劳和抗损伤延伸的效果。所以，当代飞行器器使用复合材料后，飞行器旋翼叶片的质量会大幅减少，抗疲劳更高，飞行的时间也越长可以达到6000小时，有的甚至可以达到“无限生命”。
纤维复合材料刚度可被使用切割设计和不同层次的多种选择，非常有利于调整分布和挥动，旋翼叶片的振动质量和扭转刚度分布，从而达到预期的旋翼设计要求。当前，复合叶片结构的固化方法一般采用闭合压力模的固化方法，这样旋翼桨叶几何形状精度要求可以达到预期，包括叶片型扭转角、表面粗糙度、尺寸等，这是金属叶片制造过程中的难点。
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图1 旋翼结构图
随着技术的进步，旋翼的发展潮流是人工智能化和轻薄化，自从有科学家提出的智能旋翼振动和噪声主动控制技术，这些技术越发成熟，已经进入安装试验验证阶段，正逐步从准备到模型的应用。新的旋翼和旋翼结构是技术发展的前沿之一，如倾斜旋翼、ABC同轴倒置叶片概念、推进旁路旋翼，并结合旁路可调推力矢量推进器等新概念，极大地促进了高SP旋翼性能的EED。
1.2 旋翼技术的国内外研究现状
有“亚洲第一塔”之称的飞行器旋翼系统测试塔，最近一段时间成功地完成了一项十分重要的测试。这是我国第一次使用该测试装备进行重要的测试，并首次在我国飞行器上进行国内先进的旋翼外形匹配工作，完全改变了旋翼飞行器器只能从以前的机型上面吸取经验，参数必须和以前一样的设定。与当前的被动局面模式大不相同。中国通过该测试，可以大幅度提升我们的飞行器旋翼系统使用寿命和相应的一些性能，有效的减少开发旋翼系统的成本和降低了飞行的危险，表明着中国的旋翼试验技术已经牢牢地确立了自己到达了一个发达国家的先进水平。目前，中国航空工业飞行器设计研究所正在进行一些相关测试，铰链力矩的重复性试验飞行器轮毂的测试，这是第一次在中国。其中也包括了比如重型车辆旋翼、无轴承旋翼和智能旋翼等的研究，加强了我国旋翼系统的试验能力和自主创新能力，积极推动我国飞行器国内旋翼多样化发展。是为了响应国内的需求，我们通过进口、测绘生产专利仿制、参考样机设计和国际合作和技术路线，我们设计并与国际合作开发和设计线，研制出轻型2T星。柔性旋翼中和大瓦的柔性旋翼球等，可以说中国已经掌握了第三代旋翼系统的重要技术。在第四代旋翼（无轴承旋翼）的研究中，中国完成了在技术层面上取得了突破完成了的旋翼的有关验证，但是需要做更多的实验去验证。在最新的超高速旋翼方面，才刚刚起步，还处于研究原理和论证概念的初始阶段。
当前，中国的飞行器旋翼技术与发达国家先进水平存在着较大的差距，飞行器旋翼系统技术基础比较薄弱，工业水平比较落后，实验条件也比不上国外先进水平。因此想要尽快提升我国的旋翼技术水平，就必须考虑选择正确的发展方向，在努力发展旋翼技术的同时，也要虚心向其他先进国家学习，走出具体中国特色的技术发展路径。
飞行器旋翼低温飞行的时候会结冰，严重影响飞行器的安全性能，旋翼自动清冰技术是要在复合材料旋翼中加入加热组件，这项技术单前只有美国和法国掌握，比如S—92、新黑鹰、欧洲EH 101和超级美洲虎A。IrPrave.旋翼系统清除冰的技术需要精确控制加入的发热元件，温度低了除不了冰，温度高了会将叶片烧坏，无论哪一个都会导致很严重的后果。然后，将加热元件放在叶片上之后，叶片在旋转之后如何保证叶片和加热元件的寿命和工作的可靠性，需要考虑的问题非常复杂，因此也成为旋翼除冰技术成了美国和法国的秘密。
新一代飞行器，包括美国的H92，新的黑鹰和俄罗斯的ANSAR，现在使用最新的电控技术。与传统的机械飞行控制系统相比，电传飞行控制可以大大降低飞行器的重量。更多的提高飞行员的控制能力。
1.3 本文研究内容
旋翼技术的基础取决于精准的三维建模。
1、深入理解飞行机器人主旋翼的结构构型和装配关系。
2、认真完成飞行机器人主旋翼的结构设计与模拟装配。
3、按现行的机械制图和公差的国家标准，认真完成主旋翼的有关图纸。
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