城市多旋翼飞行汽车的对接锁紧装置设计

卢晓煜 林威

关键词：城市多旋翼飞行汽车;对接锁紧装置;有限元分析;动力学仿真

0引言

目前，城市交通拥挤、港口运输不便已经成为一种城市普遍的现状，城市分体式多旋翼飞行汽车的问世较好地缓解了这个现状，同时其各个单元间的关键对接技术在国内仍处于空白状态。分体式城市多旋翼如图1所示。目前，国外POPUP所研发的旋转自锁对接技术处于原理验证阶段，而国内此技术处于完全空白状态。因此，多旋翼各单元间对接装置的研发设计将成为一种未来的发展趋势。与此相关的技术包括：国内外研制的异体同构周边式对接技术和以AGI、ATI与RAD等美国公司为代表所研发的机械臂末端执行器的快换对接技术及OdysseyIIB AUV水下对接技术等。

本文所研究的对接装置是一种基于飞行单元与箱体单元间的快速对接、分离装置，第二部分是关于POP UP以及相关技术的背景总结及其优缺点对比;第三部分是结合任务性、功能性要求对整体工作原理设计与对接装置的结构设计、电机的选取及关键零部件的有限元分析;第四部分是整合锁紧装置的动力学验证;最后一部分则是对本设计的结论总结。

1对接装置

旋转自锁对接装置是目前用于城市多旋翼飞行汽车的对接、分离的现有技术，其通过上下两个卡扣的旋转来实现装置的锁紧、分离。此对接装置结构简单、轻量化程度高，但是其对接要求精度高、冗余度低致使可靠性不高。

根据表1所示的几种相关对接技术及其优缺点对比、分析，本文设计了一种用于飞行单元和箱体单元间的全新对接装置，满足可靠性高、空间占比小、冗余度高等功能性要求，且对接装置能够实现多次、快速的对接和分离。……