六旋翼植保无人机旋翼折叠机构有限元分析及拓扑优化

来源：中国农机化学报杂志2021年第9期北京时间：

作者：任帅阳, 高爱民, 张勇, 韩伟,

单位：甘肃农业大学机电工程学院;安阳工学院机械工程学院;安阳全丰航空植保科技股份有限公司;

摘要：为实现某六旋翼植保无人机轻松折叠和轻量化设计的目标,以该六旋翼植保无人机旋翼折叠机构为研究对象,采用ANSYS Workbench有限元软件对其进行静态特性分析和模态分析,得到静力学分析结果和前6阶固有频率及对应振型。随后进行拓扑优化,对旋翼折叠机构进行去除材料的形状优化,根据拓扑优化云图在SolidWorks中对其形状尺寸修整和三维模型重建,将优化后的旋翼折叠机构三维模型再次导入ANSYS Workbench有限元软件进行静力学计算和模态分析,对优化前、后旋翼折叠机构的静力学特性和动态特性进行对比与分析。结果表明,旋翼折叠机构质量由最初的152.98 g减少至140.22 g,六旋翼植保无人机总重减少76.56 g;全新的旋翼折叠机构强度与刚度均在许用应力范围内,并且该机构在工作中不会发生共振,确定拓扑优化的可行性。

关键词：旋翼折叠机构,六旋翼植保无人机,轻量化设计,静动态特性,拓扑优化,模态分析

基金资助：国家自然科学基金项目(51505088)