无人机机臂的静应力分析 原创

为了利于电调散热，采取电调外置方式安装于电机座的部位，根据电机电调尺寸规划合理布局绘制电机座三维模型如图：

图1 多电机电机座安装示意图

机臂分总成由机臂固定件（包含于无人机壳体及其内部体）、碳管及电机座组成，机臂可视为悬臂梁。根部固定不可折叠，中间折叠为快速启用型无人机。电机座为悬臂梁以外受力较大的部位对系统影响较大，故需对电机座进行力学分析 ，已知飞机带载起飞重量为165Kg（含载荷、线缆重量和拉力），单臂分担重量为41kg，考虑飞机飞行状况复杂故采用单臂48kg拉力进行静力学分析，如云图：

图2 电机座应力云图

图3 电机座位移云图

由电机座应力云图可知，电机座的整体应力水平处于，在固定安装位置及管固定断面出应力水平较高，最大应力为，小于材料的屈服强度，属于弹性变形阶段；由等效应力云图可知，机身的最大位移在模型的电机安装位置，最大位移值为，整体变形量较低，零件的刚度较高，强度满足要求。

机臂强度计算

机臂碳管可视为悬臂梁，且构造简单，受力影响比较大，故对其进行强度校核；

图4 机臂结构及受力简图

注：计算仅考虑关键件最危险截面处及铰接轴强度校核。

碳管强度计算

已知碳管材料：碳纤维

抗拉强度

取安全系数

则许用应力；；

碳管抗弯截面系数：

碳管危险处所受弯矩：

弯曲应力：

剪切应力：

按第四强度理论可得：

即机臂碳管强度满足强度要求。