摘要

四轴飞行器具有结构简单、控制方便灵活、设计巧妙、能够在各种环境下飞行等优点。本文综述了四轴飞行器近年来的国内外的发展现状，并详细叙述了飞行器基本结构及3D打印制造相关技术的工作原理。

本次课题结合3D打印成型技术设备体积小，而且结构简单，材料丰富，能制造出一些结构比较复杂的产品的优势，针对传统四轴飞行器结构优缺点，综合使用Solidworks软件，及机械原理、电控技术，对飞行器的整体结构及性能进行优化，并通过3D打印成型技术完成制造和装配。

最后，本文通过实机测试验证了四轴飞行器工作的可靠性。实现了与传统飞行器相比更加轻便实用，延长工作时间，提升工作效率的特性。

关键词  3D打印  四轴飞行器  结构优化

毕业设计说明书外文摘要

Title   Optimization of four-rotor aircraft structure design and 3D printing manufacturing

Abstract

The four-rotor aircraft has the advantages of simple structure, convenient control and flexible design, clever design, and can fly in various environments.

This paper summarizes the development status of the four-rotor aircraft in recent years, and describes the basic structure of the aircraft and the principle of 3D printing in detail.

In this article, combined with 3D printing and molding technology equipment, which has small size, simple structure, and multiple materials, we optimize the overall structure and performance of the four-rotor aircraft by using SolidWorks software, and the technology of mechanical principle and electronic controlling, and complete the manufacturing and assembly through 3D printing technology, in view of the advantages and disadvantages of the traditional structure.

And finally, through the test, we verify the reliability of the work of the four-axis aircraft. Achieving a more practical and practical compared with the traditional aircraft, and extending the working hours.

Keywords  3D printing  Four-rotor aircraft  structure optimization

目   次

1 绪论 1

1.1 四轴飞行器研究背景 1

1.2 四轴飞行器研究现状 2

1.2.1 国外现状 2

1.2.2 国内现状 3

1.3 研究的目的及意义 4

1.3.1 四轴飞行器应用方向 4

1.3.2 四轴飞行器研究目的 4

1.4 四轴飞行器研究难点 4

2 四轴飞行器基本原理及论证 6

2.1 飞行器的结构与组成 6

2.2 飞行器力学特性分析 6

2.3 飞行状态 7

3 结构优化与设计 8

3.1 主体支架设计 8

3.2 前后盖设计 9

3.3 正反桨叶设计 9

3.4 桨叶保护装置 10

4 控制功能设计 10

4.1 坐标系确定 10

4.2 飞行姿态的控制 11

4.2.1 电子元件选用 12

4.2.2 Arduino UNO控制板 12

4.2.3 外围通信模块 13

4.2.4 流程图 14

4.2.5 程序设计 14

5 基于SolidWorks的建模与装配 15

6 3D打印成型 16

6.1 3D打印原理 16

6.2 3D打印飞行器的优势 16

6.3 3D打印制作过程 17

6.4 3D 打印性能总结 19

结  论 21

致  谢 22

参 考 文 献 23

附录一 通信模块电路原理图 24

附录二 传感器模块原理图 25

附录三 程序源码（部分） 26

1 绪论

四轴飞行器，是四旋翼飞行器的一种。飞行器拥有四个固定螺旋桨，从而可以通过改变电机转速的条件来实现飞行器的各种飞行姿态，使得操控十分便利。

随着对四旋翼飞行器的不断摸索创新，人们对其结构提出了更高的标准，而处于尖端技术领域的3D打印技术也改变这传统飞行器制造的理念。

现代设备及打印材料的快速发展，使3D打印技术在航天、建筑、医疗、制造业等的应用都取得了显著的成果。相比较于传统的制造技术而言，3D打印技术不需要考虑工艺、加工等各方面的问题，物件可以根据具体使用要求设置不同填充形状与填充量，通过3D打印成型技术可以更好的满足飞行器结构设计要求，本文将对此进行具体阐述。