多旋翼火災(zāi)救援無(wú)人機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p><b>　　開(kāi)</b></p><p><b>　　題</b></p><p><b>　　報(bào)</b></p><p><b>　　告</b></p>

2、<p>　　題目：多旋翼火災(zāi)救援無(wú)人機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　年 月 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告</p><p>　本課題的目的意義（研究性課題應(yīng)闡明國(guó)內(nèi)外研究概況）一、無(wú)人機(jī)定義及其分類(lèi)（一）無(wú)人機(jī)是什么？無(wú)人機(jī)是無(wú)人駕駛飛機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)（Unmanned Aerial Vehicle），是利用無(wú)線(xiàn)電遙

3、控設(shè)備和自備的程序控制裝置的不載人飛機(jī)，包括無(wú)人直升機(jī)、固定翼機(jī)、多旋翼飛行器、無(wú)人飛艇、無(wú)人傘翼機(jī)。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(yáng)能無(wú)人機(jī)等。從某種角度來(lái)看，無(wú)人機(jī)可以在無(wú)人駕駛的條件下完成復(fù)雜空中飛行任務(wù)和各種負(fù)載任務(wù)，可以被看做是“空中機(jī)器人”。（二）無(wú)人機(jī)分類(lèi)1、按照不同平臺(tái)構(gòu)型來(lái)分類(lèi)，無(wú)人機(jī)可主要有固定翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人直升機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)三大平臺(tái)，其它小種類(lèi)無(wú)人機(jī)平臺(tái)還包括傘翼

4、無(wú)人機(jī)、撲翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人飛船等。固定翼無(wú)人機(jī)是軍用和多數(shù)民用無(wú)人機(jī)的主流平臺(tái)，最大特點(diǎn)是飛行速度較快；無(wú)人直升機(jī)是靈活性最強(qiáng)的無(wú)人機(jī)平臺(tái)，可以原地垂直起飛和懸停；多旋翼（多軸）無(wú)人機(jī)是消費(fèi)級(jí)和部分民用用途的首選平臺(tái)，靈活性介于固定翼和直升機(jī)中間（起降需要推力），但操縱簡(jiǎn)單、成本較低。2、按不同使用領(lǐng)域來(lái)劃分，無(wú)人機(jī)可分為軍用、民用和消費(fèi)級(jí)三大類(lèi)，對(duì)于無(wú)人機(jī)的性能要求各有偏重</p><p>　其中，機(jī)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(chǔ)，是保證飛機(jī)控制精度的關(guān)鍵，在不同飛行環(huán)境下、不同用途的無(wú)人機(jī)對(duì)傳感器的配置要求也不同。未來(lái)對(duì)無(wú)人機(jī)態(tài)勢(shì)感知、戰(zhàn)場(chǎng)上識(shí)別敵我、防區(qū)外交戰(zhàn)能力等方面的需求，要求無(wú)人機(jī)傳感器具有更高的探測(cè)精度、更高的分辨率，因此國(guó)外無(wú)人機(jī)傳感器中大量應(yīng)用了超光譜成像、合成孔徑雷達(dá)、超高頻穿透等新技術(shù)。（二）導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)向無(wú)人機(jī)提供參考坐標(biāo)系的位置、速度、飛行姿態(tài)，引導(dǎo)無(wú)人機(jī)按照指

6、定航線(xiàn)飛行，相當(dāng)于有人機(jī)系統(tǒng)中的領(lǐng)航員。無(wú)人機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)主要分非自主（GPS等）和自主（慣性制導(dǎo)）兩種，但分別有易受干擾和誤差積累增大的缺點(diǎn)，而未來(lái)無(wú)人機(jī)的發(fā)展要求障礙回避、物資或武器投放、自動(dòng)進(jìn)場(chǎng)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(dǎo)航技術(shù)結(jié)合的“慣性+多傳感器+GPS+光電導(dǎo)航系統(tǒng)”將是未來(lái)發(fā)展的方向。（三）動(dòng)力系統(tǒng)不同用途的無(wú)人機(jī)對(duì)動(dòng)力裝置的要求不同，但都希望發(fā)動(dòng)機(jī)體積小、成本低、工作可靠：1、無(wú)人機(jī)目前廣泛采

7、用的動(dòng)力裝置為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，但活塞式只適用于低速低空小型無(wú)人機(jī)；2、對(duì)于一次性使用的靶機(jī)、自殺式無(wú)人</p><p>　國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)發(fā)展國(guó)外無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀2009年以來(lái)，美國(guó)持續(xù)促進(jìn)無(wú)人機(jī)創(chuàng)新發(fā)展并實(shí)現(xiàn)首次大規(guī)模商用。商業(yè)經(jīng)營(yíng)者可根據(jù)需求選擇不同尺寸及功能的無(wú)人機(jī)。這些無(wú)人機(jī)大多攜帶方便，用手機(jī)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(wú)人機(jī)可用作商業(yè)、科學(xué)、公共事業(yè)和教育目的。航空科技革命已開(kāi)

8、始，并將逐漸轉(zhuǎn)變我們收集信息、提升科學(xué)精準(zhǔn)度、推廣產(chǎn)品、保護(hù)公共健康的能力。短期內(nèi)，無(wú)人機(jī)將為以下領(lǐng)域帶來(lái)重大變化：1.農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：農(nóng)場(chǎng)主可運(yùn)用無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控種植物的健康狀況，無(wú)人機(jī)將降低農(nóng)用飛機(jī)事故死亡率，高質(zhì)量數(shù)據(jù)的收集也將會(huì)帶來(lái)更好的收成。2.基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控領(lǐng)域：用無(wú)人機(jī)監(jiān)控手機(jī)信號(hào)塔、大橋、管道、電氣線(xiàn)路和石油鉆塔，免去了人工監(jiān)控的潛在生命危險(xiǎn)，工人可更安全地監(jiān)控信號(hào)塔等基礎(chǔ)設(shè)施。3.科學(xué)研究領(lǐng)域：科學(xué)家與工程師能運(yùn)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行更有

9、效的環(huán)境監(jiān)測(cè)，對(duì)美國(guó)的自然資源、荒地和航道進(jìn)行監(jiān)管。據(jù)業(yè)內(nèi)估計(jì)，未來(lái)10年內(nèi)，商用無(wú)人機(jī)將為美國(guó)帶來(lái)820億元收入并創(chuàng)造10萬(wàn)個(gè)工作機(jī)會(huì)。國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀隨著今年國(guó)家的各項(xiàng)政策決議，無(wú)人機(jī)航拍、遙感市場(chǎng)將在未來(lái)幾年迎來(lái)跨越式發(fā)展的新契機(jī)。低端航拍無(wú)人機(jī)的應(yīng)用，遠(yuǎn)</p><p>　目前民用無(wú)人機(jī)航拍的缺點(diǎn)：市場(chǎng)不夠規(guī)范，需要技術(shù)投入 雖然院所、航空集團(tuán)在逐漸往低端靠，但無(wú)人機(jī)行業(yè)前景相當(dāng)廣闊，據(jù)稱(chēng)是“預(yù)計(jì)今后1

10、0年內(nèi)民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的銷(xiāo)售額可達(dá)10億美元。無(wú)論是軍用還是民用，無(wú)人機(jī)都將朝著模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化和系列化的趨勢(shì)發(fā)展，其應(yīng)用范圍廣泛，前景喜人?！痹核⒑娇占瘓F(tuán)的最大缺點(diǎn)，就是體制上的問(wèn)題（有的已經(jīng)在股份制了，所以更要有危機(jī)感），導(dǎo)致成本驚人。 很多人總認(rèn)為現(xiàn)在是市場(chǎng)不成熟，沒(méi)有需求，所以技術(shù)沒(méi)有人去研發(fā)，而我看來(lái)是恰恰相反。無(wú)人機(jī)廠(chǎng)家要用戶(hù)懂一點(diǎn)專(zhuān)業(yè)知識(shí)是可以的，通過(guò)培訓(xùn)可以解決，但你要求用戶(hù)要經(jīng)過(guò)好幾年去積累飛行經(jīng)驗(yàn)，并且

11、一個(gè)閃失就摔飛機(jī)的話(huà)，市場(chǎng)絕對(duì)是做不起來(lái)的。所以大家別只抱怨，技術(shù)不成熟也是市場(chǎng)不成熟的一個(gè)很大原因。就像手機(jī)市場(chǎng)，技術(shù)成熟后市場(chǎng)自然就起來(lái)了。其實(shí)技術(shù)不成熟也是很正常的事，大家是普遍把無(wú)人機(jī)想簡(jiǎn)單了，要搞出一個(gè)無(wú)人機(jī)，使之能飛起來(lái)進(jìn)行演示，并不是非常困難，但要真正做到性能優(yōu)良，滿(mǎn)足實(shí)用要求則是一件非常困難的事情，不可等閑視之。想想無(wú)人機(jī)研制涉及的多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域吧：1、飛行器總體設(shè)計(jì)；2、空氣動(dòng)力學(xué)；3、材料與結(jié)構(gòu)；4、動(dòng)力</p

12、><p>　本課題的主要內(nèi)容、重點(diǎn)解決的問(wèn)題，完成任務(wù)可能思路和方案。主要內(nèi)容針對(duì)多旋翼火災(zāi)救援無(wú)人機(jī)，進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)方案的優(yōu)選，并且進(jìn)行關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)，主要完成以下任務(wù)：(1) 查詢(xún)、學(xué)習(xí)、總結(jié)多旋翼救援無(wú)人機(jī)文獻(xiàn)，了解救援無(wú)人機(jī)的功能、結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)；(2) 根據(jù)參數(shù)，優(yōu)選多旋翼救援無(wú)人機(jī)方案，并設(shè)計(jì)整體布局；(3) 根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，在受力分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Excel或ANSYS軟件計(jì)算，設(shè)計(jì)聯(lián)接導(dǎo)軌、機(jī)架、救援

13、模塊、發(fā)射機(jī)構(gòu)、折疊桿等關(guān)鍵零部件；用UG或Pro/e建模，并形成工程圖。重點(diǎn)解決問(wèn)題多旋翼火災(zāi)救援無(wú)人機(jī)的無(wú)刷電機(jī)與槳葉選擇：電機(jī)需要提供足夠的升力，來(lái)平衡重力和無(wú)人機(jī)在載重上升過(guò)程中需要克服的上升加速度產(chǎn)生的力；同時(shí)需要選擇合適尺寸和材料的槳葉，在滿(mǎn)足升力的條件下，槳葉的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合要求。多旋翼火災(zāi)救援無(wú)人機(jī)的起落架的設(shè)計(jì)：當(dāng)無(wú)人機(jī)在失速下墜的時(shí)候，起落架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可以保障云臺(tái)和無(wú)人機(jī)安全著陸，需要起落架的材料韌性足夠，且結(jié)構(gòu)應(yīng)力盡

14、可能的減小。多旋翼火災(zāi)救援無(wú)人機(jī)的云臺(tái)和機(jī)身的連接：要求銜接機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)快速銜接和固定，并且在上升達(dá)到最大拉力的時(shí)候，結(jié)構(gòu)依然穩(wěn)定，選擇材料時(shí)要考慮到結(jié)</p><p>　本課題欲達(dá)到的目的或預(yù)期研究的結(jié)果目的：1.熟練地操作ANSYS進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，模態(tài)分析。2.復(fù)習(xí)大學(xué)期間學(xué)習(xí)的機(jī)械設(shè)計(jì)和工程力學(xué)，并更勝深入的學(xué)習(xí)。3.初步了解消防無(wú)人機(jī)的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)。預(yù)期結(jié)果：1.運(yùn)用ANSYS對(duì)必要的機(jī)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析，

15、模態(tài)分析。2.回顧并強(qiáng)化所學(xué)知識(shí)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)初步了解消防無(wú)人機(jī)的運(yùn)作。</p><p>　計(jì) 劃 進(jìn) 度</p><p>　周 次工 作 內(nèi) 容備 注</p><p>　2016-2017-2第1-2周開(kāi)題報(bào)告：</p><p>　2016-2017-2第3-4周相關(guān)背景調(diào)研：通過(guò)調(diào)研、閱讀文獻(xiàn)，確定畢設(shè)相關(guān)研究背景、意

16、義及內(nèi)容，進(jìn)而完成第一章緒論部分內(nèi)容。</p><p>　2016-2017-2第3-4周總體設(shè)計(jì)方案：分析確定總體方案，并計(jì)算、設(shè)計(jì)、選擇主要零部件，如傳動(dòng)部件、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、壓縮氣缸等。</p><p>　2016-2017-2第5-6周壓縮機(jī)的熱力計(jì)算: 通過(guò)計(jì)算進(jìn)氣量、排氣量，完成溫度、壓力、功、功率及效率等計(jì)算，從而確定電動(dòng)機(jī)。</p><p>　2016-2

17、017-2第6-7周壓縮機(jī)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：在對(duì)曲軸、連桿、活塞等的受力分析基礎(chǔ)上，完成其材料、尺寸的計(jì)算、選擇。</p><p>　2016-2017-2第8周中期進(jìn)度檢查:完成中期檢查表，在校參加答辯。如要改題，改題申請(qǐng)一定要在截止時(shí)間第3周完成。</p><p>　2016-2017-2第8-9周壓縮機(jī)的噪聲探究及控制：在調(diào)研壓縮機(jī)噪聲源的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)其傳播途徑，進(jìn)而提出或確定其控制

18、方法。</p><p>　2016-2017-2第10周全文總結(jié): 對(duì)每章進(jìn)行小結(jié)，在摘要中提煉出要完成的內(nèi)容，進(jìn)而對(duì)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，以要點(diǎn)、結(jié)果、結(jié)論形式呈現(xiàn)。</p><p>　2016-2017-2第11周畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿：導(dǎo)師根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)要求指導(dǎo)學(xué)生修改論文和圖紙，尤其形式、格式和質(zhì)量。</p><p>　2016-2017-2第12周提交畢業(yè)設(shè)