全文摘要
本实用新型公开了一种新型多旋翼无人机机架，多旋翼无人机机架为一体式结构，所述多旋翼无人机机架上部截面为六边形，其下部安装板截面为八边形，周围是电机安装座，上、下部和电机安装座之间通过桁架结构来连接。本实用新型要解决的问题是，设计出一种新型拓扑优化结构的多旋翼无人机机架，提高机架的强度、刚度和固有频率，改善结构的动态特性，减轻机架的质量，延长无人机的续航时间。
主设计要求
1.一种新型多旋翼无人机机架，其特征在于：所述无人机机架的形状为一体式桁架结构，其上部截面为六边形；所述多旋翼无人机机架下部设置截面为八边形安装板，安装板上设有螺栓孔用于所述的多旋翼无人机机架与飞控板的螺栓连接；所述多旋翼无人机机架设有3个电机安装座，每个所述电机安装座上设有四个螺栓孔，所述的多旋翼无人机机架与电机通过安装座上的四个螺栓孔螺栓连接；所述上、下部和电机安装座之间通过桁架结构连接；所述无人机机架采用3D打印工艺整体加工成型。
设计方案
1.一种新型多旋翼无人机机架，其特征在于：所述无人机机架的形状为一体式桁架结构，其上部截面为六边形；所述多旋翼无人机机架下部设置截面为八边形安装板，安装板上设有螺栓孔用于所述的多旋翼无人机机架与飞控板的螺栓连接；所述多旋翼无人机机架设有3个电机安装座，每个所述电机安装座上设有四个螺栓孔，所述的多旋翼无人机机架与电机通过安装座上的四个螺栓孔螺栓连接；所述上、下部和电机安装座之间通过桁架结构连接；所述无人机机架采用3D打印工艺整体加工成型。
2.根据权利要求 1 所述的一种新型多旋翼无人机机架，其特征在于，所述无人机机架的上、下部位和电机安装座连接部分除去冗余材料，形成辐射状镂空结构。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及无人机机械结构的制造技术领域，具体地说，涉及一种新型多旋翼无人机机架。
背景技术
目前，多旋翼无人机以其体积小、机动性高、任务载荷多样化以及低成本等优点，在军事、民用两方面得到了广泛的应用。多旋翼无人机机架作为连接飞行控制器、动力系统、数据通信连接系统等的枢纽，如果其强度和强度、刚度不足或者固有频率过低，将会严重影响旋翼无人机飞行姿态和飞行控制，甚至发生坠机事故。
采用现有技术中的多旋翼无人机机架结构以及制造方法，存在诸多技术问题 ：
1.现有技术中，多旋翼无人机的机架多采用机臂与上、下板的组合结构，为满足其强度、刚度和固有频率等设计目标，需要对机臂的结构设计和上、下板安装孔的布置方式有较高的要求，该方式增加了无人机结构设计的难度，需要设计人员具有较丰富的设计经验；这种设计型式，容易产生过多的或无效的结构，这种过设计或不足设计，降低了材料的利用率，对结构的动态特性和疲劳耐久寿命都将产生不利影响且不利于提高机架的强度、刚度和固有频率。
现有技术中，多旋翼无人机的机架多采用机臂与上、下板的组合结构，机臂和上下板常采用不同的材料，该方式延长了无人机的生产周期，同时增加了机架的重量和成本。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，现有技术中，多旋翼无人机的机架多采用机臂与上、下板的组合结构，为满足其强度、刚度和固有频率等设计目标，不仅需要对上、下板上面安装孔的布置方式有较高的要求，而且需要考虑机臂的结构设计，该方式增加了无人机结构设计的难度，需要设计人员具有较丰富的设计经验；同时现有技术中，机臂和上下板采用不同的材料，该方式延长了无人机的生产周期，同时增加了机架的重量和成本，且不利于提高机架的强度、刚度和固有频率等技术问题，而提供了一种新型多旋翼无人机机架结构及其制造方法。
本实用新型的技术构思是，为了克服上述现有技术中无人机续航能力弱，增加了无人机结构设计的难度，延长了无人机的生产周期；增加了无人机机架的重量和成本，且不利于提高机架的强度、刚度和固有频率等技术问题，本实用新型的技术构思是，采用拓扑设计方法优化和改进现有设计方案，得到全新的多旋翼无人机的机架结构，通过将多旋翼无人机机架的具体结构设计为一体式桁架结构，其上部截面为六边形，下部安装板截面为八边形，周围是电机安装座，上、下部和电机安装座之间通过桁架结构来连接，有效解决了上述技术问题。
本实用新型所提供的技术方案是，一种多旋翼无人机机架 ，所述多旋翼无人机机架的具体结构为一体化桁架结构。
所述多旋翼无人机机架其上部截面为六边形，下部安装板截面为八边形，周围是电机安装座，上、下部和电机安装座之间通过桁架结构来连接。
所述多旋翼无人机机架上预留螺栓孔，所述多旋翼无人机机架采用3D打印工艺整体塑造成型。
所述多旋翼无人机机架设有3个所述电机安装座，所述每个电机安装座上设有四个螺栓孔，所述电机安装座上的四个螺栓孔用于所述的多旋翼无人机机架与电机的螺栓连接。
所述多旋翼无人机机架下部安装板设有螺栓孔，所述的安装板的螺栓孔用于所述的多旋翼无人机机架与飞控板的连接。
采用本实用新型所提供的技术方案，能够有效解决现有技术中无人机续航能力弱，增加了无人机结构设计的难度，延长了无人机的生产周期；增加了无人机机架的重量和成本，且不利于提高机架的强度、刚度和固有频率等技术问题；采用本实用新型上述技术方案，本实用新型所提供的这种多旋翼无人机机架，结构简单，制造方便，质量轻，成本低，相比于传统结构设计的机架，其强度和强度、刚度提高显著，减重、降噪等方面的设计要求。本实用新型采用拓扑优化的方法，设计出一种新型一体化结构的多旋翼无人机机架，在满足一定强度和强度、刚度的条件下，减轻了机架的质量，延长了无人机的续航时间。
附图说明
结合附图，对本实用新型做进一步的说明：
图1为本实用新型的立体结构示意图一；
图2为本实用新型的立体结构示意图二；
图3为本实用新型图1中A点的局部结构放大图；
其中，1为无人机机架上部，2为无人机机架下部安装板，3为电机安装座。
具体实施方式
如图1-3所示，本实用新型所提供的技术方案是，一种多旋翼无人机机架，所述多旋翼无人机机架的具体结构为一体化结构。 所述多旋翼无人机机架其上部截面为六边形，下部安装板截面为八边形，周围是电机安装座，上、下部和电机安装座之间通过桁架结构来连接。
所述多旋翼无人机机架上预留螺栓孔，所述多旋翼无人机机架采用3D打印工艺整体打印而成。
所述多旋翼无人机机架设有3个所述电机安装座，所述每个电机安装座上设有四个螺栓孔，所述电机筒上的四个螺栓孔用于所述的多旋翼无人机机架与电机的螺栓连接。
所述多旋翼无人机机架下部安装板设有螺栓孔，所述的安装板的螺栓孔用于所述的多旋翼无人机机架与飞控板的连接。
本实用新型利用拓扑优化设计方法及其商业软件的成熟发展，为多旋翼无人机的机架结构优化设计提供了一种新的设计思路。
本实用新型要解决的问题是，设计出一种新型拓扑优化结构的多旋翼无人机机架，提高机架的强度、刚度和固有频率，改善结构的动态特性，减轻机架的质量，延长无人机的续航时间。 为了实现上述目的，本实用新型采取拓扑优化设计方法及其商业软件来设计多旋翼无人机机架。总体构思和具体实施步骤为：
1）在机架的概念设计阶段，首先提取出多旋翼无人机机架的最大设计空间尺寸，设计出多旋翼无人机机架的最大体积的毛胚结构。
2）将机架毛胚分为设计区域和非设计区域，采用变密度优化材料分布法，以机架满足一定强度和刚度条件为设计目标，求解出机架设计区域的最佳材料分布方案，并按该方案设计出拓扑优化多旋翼无人机机架的具体形状。
3）该拓扑优化多旋翼无人机机架具体形状为一体化结构，其机架上部截面为六边形，下部安装板截面为正方形，周围是电机安装座，上、下部和电机安装座之间通过桁架结构来连接。
4）通过拓扑优化去除了无人机结构的冗余部分，减小了机架的整体重量，且有利于提高结构的固有频率。
5）根据多旋翼无人机飞控板的具体型号，在下部安装板截面上留有螺栓孔用以螺接固定机架和飞控板。
6）该多旋翼无人机机架采用3D打印工艺整体成型。机架各个部位连通性强，整个结构浑然一体，避免了局部强度、刚度偏弱的缺点。
本实用新型提供的创造性的采用拓扑优化设计方法，获得材料的最佳布置方案，进而设计出机架的结构型式，避免了设计的盲目性。在保证材料强度、刚度最大化的前提下，减轻了机架的重量，延长了多旋翼无人机续航时间。
为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现多旋翼无人机机架强度、刚度最大化和减重的目标。本实用新型的具体实施步骤为：如图1所示，所述的多旋翼无人机机架采用3D打印成型。本实用新型机架的具体形状为一体化桁架结构，其上部截面为六边形，下部安装板截面为八边形，周围是电机安装座，上、下部和电机安装座之间通过桁架结构连接。按照多旋翼无人机飞控板和电机的具体型号配置，在安装板截面上留有螺栓孔，每个电机安装座上有四个螺栓孔，安装板截面上的螺栓孔用于机架和飞控板的螺接，电机安装座上的螺栓孔用于机架和电机的螺接。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920091324.9
申请日:2019-01-21
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209427007U
授权时间:20190924
主分类号:B64C 1/06
专利分类号:B64C1/06;B64F5/10
范畴分类:32E;
申请人:华北电力大学
第一申请人:华北电力大学
申请人地址:102206 北京市昌平区北农路2号
发明人:丁文杰
第一发明人:丁文杰
当前权利人:华北电力大学
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计