为四旋翼无人机创建和分析3D打印框架

发布者:匿名 2019-04-09 浏览量:1935

四旋翼框架组件分解视图

无人驾驶飞行器(UAV),也称为无人机,具有足够的灵活性和弹性,能够在远距离驾驶和监控。无人机具有四个飞行尺寸和六个自由度,用于俯仰滚转空间和偏航,可用于各种应用,如农业、记录关于历史考古遗址的3D信息、摄影、军事和防御,在自然灾害和救援行动中充当第一反应者,以及3D打印。

多旋翼无人机具有多个固定翼并且具有高水平的机动性,并且根据机翼的位置方向和转子数量的因素进一步分类。来自布里奇波特大学的一对研究人员最近发表了一篇题为“3D打印四旋翼框架的设计和分析”的论文,详细介绍了他们使用3D打印创建四旋翼无人机框架的工作。

3D打印无人机组件底视图

摘要中写道:“这项研究更注重3D打印带有'X'形框架的四旋翼飞行器。我们使用SOLIDWORKS建立了无人机框架的CAD模型,然后我们进行了三种类型的有限分析1.静态结构,2.影响分析,3.模态分析。无人机框架在各种边界条件下进行模拟和分析,如升力阻力和推力,直到最小位移的优化结果,达到安全系数。我们使用ABS-PC和碳纤维玻璃材料作为丝材PRUSA I3 Mk3 3D打印机上打印无人机框架。”

研究人员在SOLIDWORKS中设计了一个X框架无人机的CAD模型,使用多种约束,包括:

•螺旋桨的长度,决定了臂的长度

•电机转子直径和电子速度控制器宽度,有助于确定无人机的臂宽

突出的表面区域是机身

他们设计了无人机的臂,将力量从机身转移出去,这有助于电子元件在无人机发生事故或发生故障时保持最小的损坏。无人机的机身是其电子部件的“眼睛”,如接收器配电板和飞行控制器,两人设计了一个外壳,以便在发生碰撞时保护机身的部件。

他们的无人机框架的尺寸是175.14 x 171.42 x 48.75 x 226毫米,它是用碳纤维玻璃ABS-PC在PRUSA I3 Mk3 3D打印机上进行3D打印的。

研究人员解释说,“为了进行有限元分析,确定作用在框架上的力1.框架及其上所有电子元件的重量垂直于地面2.升力方向是推力和垂直起飞之间的合力,朝向运动方向;3.螺旋桨和马达朝向运动方向产生的推力和4.作用于相反运动方向的阻力。

应变变形

研究人员在模拟过程中手动计算并应用作用在3D打印框架上的力,从而得出三个图:Von Mises应力位移和应变变形。他们能够在无人机坠毁着陆SOLIDWORKS中运行一系列循环,并通过编译所有收集的数据获得模拟结果。此外,他们还完成了静态结构分析一种称为可塑性的现象通过考虑基于用于制作框架和变形率的材料的非线性分析,并完成3D打印框架的模态分析,以便测量振动电机引起的动态激振

“获得了具有安全系数2.5的3D打印四旋翼飞行器框架,并在图中清楚地提到和绘制了对该框架进行的各种有限元分析。此外,我们可以3D打印3轴万向节并将其连接到我们的四轴飞行器进行航空摄影。此外,我们可以通过附加少量热成像传感器和气体传感器来升级它们,以测量某些高度的辐射和空气污染这显示了3D打印四轴飞行器的主要优势,使它们与市场准备好的无人机截然不同。我们可以通过改变打印丝材来定制它们,使它们可以在任何环境中使用。”研究人员总结道。

3D打印无人机组件等距视图

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