四旋翼飞行器结构优化设计

周健康　张成茂　孙成通　曾宪平

【摘 要】四旋翼飞行器具备所有飞行器的优点，并且具备无人机造价低、可重复性强等特点，具有广阔的应用前景。目前市场上大多数四旋翼飞行器具有结构外形不便于随身携带，重量大等缺点。本文就四旋翼飞行器结构进行了设计，通过分析四旋翼飞行器结构特点和飞行原理，设计出机臂自动伸缩、机臂折叠机构和自动收放脚架，从而便于携带，降低飞行器重量，达到了良好的飞行效果。

【关键字】四旋翼飞行器；结构优化；自动伸缩机臂；机臂折叠；自动收放

中图分类号： V275.1 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）08-0030-002

Four-rotorcraft structure optimization design

ZHOU Jian-kang1 ZHANG Cheng-mao1 SUN Cheng-tong1 ZENG Xian-ping2

（1.College of Mechanical and Vehicle Engineering， Linyi University， Linyi， Shandong 276000， China；

2.Linyi Sports School， Shandong Linfen 276000， China）

【Abstract】Four-rotor aircraft has the advantages of all aircraft， and it has the characteristics of low cost and high repeatability of drones， and has broad application prospects. At present， most quadrotor aircrafts on the market have the disadvantages of structural shapes that are not easy to carry around and are heavy. In this paper， the structure of the quadrotor is designed. By analyzing the structural characteristics and flight principles of the quadrotor， the boom is automatically retracted， the arm folding mechanism and the automatic tripod are designed， so that it is easy to carry and the weight of the aircraft is reduced. Flight effect.

【Key words】Four-rotor aircraft； Structural optimization； Automatic telescopic arm； Arm folding； Automatic retraction

四旋翼无人飞行器只需改变四个电机的转速即可实现飞行器的飞行姿态控制，机动灵活，同时四旋翼飞行器具有较高的操控性能，可以在小范围内起飞，悬停，接近目标，具有良好的军事侦察、搜索救援性能，但四旋翼无人飞行器结构外形复杂，不便携带，限制了其在特种侦察，搜索救援等领域的应用。研发一种结构优化的飞行器，具有迫切的需求和前景广阔的市场。本文对四旋翼飞行器结构进行三方面的设计。

1 机臂伸缩装置的设计

本项目研究的目标之一就是设计出尺寸较小、方便携带的四旋翼机臂。机臂伸缩机构由螺杆、圆锥齿轮、异步电机、圆柱滚子轴承、固定螺母及内、外伸缩杆构成。单个圆锥齿轮与电机输出轴相连，四个一组圆锥齿轮分别和四根螺杆相连，螺母固定在内伸缩杆里端，圆柱滚子轴承……