机载光电吊舱转接法兰结构设计与零件拓扑优化
摘要：本课题主要设计介绍了一款机载光电吊舱转接法兰结构设计与零件拓朴优化。光电吊舱作为无人机的有效载荷不仅仅应用在跟踪、瞄准和制导等军用领域，同时也应用在航拍摄像、森林救火、水域搜救、执法取证等民用领域，特别是微小型光电吊舱的不断普及，使得它的搭载平台越来越丰富，应用领域越发广泛，光电吊舱在无人机上的安装方式有吊装、座装和侧装等多种形式，其中在机腹下方的吊装方式最为常见，由于无人机和光电吊舱种类繁多，其机械接口很难做到完全统一，所以需要通过转接法兰进行连接。转接法兰的设计不仅需要满足安装的基本要求，还需要考虑其自身的结构性能是否对光电吊舱的整体性能产生影响。本文通过对现有文献资料进行分析整理后得出结论。本课题从产品本身出发，将其转接法兰结构设计和零件拓朴优化主要研究对象，并提出合理可行设计思路以及方案使该设计方案在市场中得到更好的推广应用。
关键词:光电吊舱；转接法兰设计；拓扑优化；
Design of transfer flange structure and optimization of part topology
Abstract: This paper introduces the design of the transfer flange and the optimization of parts. Photoelectric pod as a drone payload not only used in tracking, targeting and guidance, but also used in aerial camera, forest rescue, waters, law enforcement, especially the growing popularity of small photoelectric pod, make it carrying platform is more and more rich, more extensive application field, photoelectric pod on the drone installation hoisting, seat and side forms, including the hoisting below the belly way is the most common, due to the uav and photoelectric pod types are various, the mechanical interface is difficult to do completely unified, so need to connect by transfer flange. The design of the transfer flange not only needs to meet the basic requirements of the installation, but also needs to consider whether its own structural performance has an impact on the overall performance of the photoelectric pod. This paper draws the conclusion by analyzing and sorting out the existing literature data. This topic starts from the product itself, optimizes the main research object of the transfer flange structure design and parts topology, and puts forward reasonable and feasible design ideas and scheme so that the design scheme can be better promoted and applied in the market.
Key words: Photoelectric pod; design of transfer flange; topology optimization;
目录
第一章 绪论 1
1.1机载光电吊舱的研究背景及现状 1
1.2本课题的研究背景与目的 2
1.3课题研究的主要任务 2
1.4论文的主要研究内容和章节安排 2
第二章 机载光电吊舱转接法兰设计及建模 3
2.1机载光电吊舱转接法兰结构设计原理 3
2.2转接法兰三维立体模型的建立 3
2.3手把三维立体模型建立 8
第三章 优化分析 18
3.1转接法兰优化设计流程 18
3.2静强度分析 19
3.3响应面法优化 20
3.4拓扑优化与制造性修正 23
3.5总结 25
第四章 结论 26
4.1课题成果 26
4.2存在的问题 26
4.3收获与体会 26
致谢 27
参考文献 28
附录目录 29
第一章绪论
1.1机载光电吊舱研究背景及现状
机载光电吊舱作为无人机的有效载荷不仅仅应用在跟踪、瞄准和制导等军用领域，同时也应用在航拍摄像、森林救火、水域搜救、执法取证等民用领域，特别是微小型光电吊舱的不断普及[1-4]，使得它的搭载平台越来越丰富，应用领域越发广泛，光电吊舱在无人机上的安装方式有吊装、座装和侧装等多种形式，其中在机腹下方的吊装方式最为常见，由于无人机和光电吊舱种类繁多，其机械接口很难做到完全统一，所以需要通过转接法兰进行连接。
在现代化战争需求牵引下各国均加大了光电吊舱的研 制力度，21 世纪以来随着技术快速进步，机载光电吊舱的体积和重量进一步减 小，探测距离更远且精度更高。目前高度集成化和小型化的光电吊舱已大量装备， 这些吊舱可执行更加复杂的任务，并在消防、航拍摄像、森林救火、水域搜救、执法取证等民用领域边防巡逻、救灾、农业，执法取证等民用领域等非军事领 域的使用也越来越广泛。
参考文献
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[3] 机械制造技术 庞建跃 北京：机械工业出版社，2007.06
[4] 汽车机械基础 尹万健 北京：中央广播电视大学出版社，2005.09
[5] 机械制造工艺与机床夹具设计指导书 毕业设计指导书 胡岗；雷长贵；蔡燕华；严勇；费蓉 北京：机械工业出版社，2016.01
[6] AutoCAD辅助机械制图上机指导与习题精街 王侃；曹默；孙夏明 北京 人民邮电出版社，2018.09
[7] 工程制图案例教程 宗荣珍 北京 北京大学出版社，2009.06
[8] 零件制造工艺与装备—机械制造技术 吴慧媛；韩邦华 北京 电子工业出版社 2010.02
附录目录
1．各组件零件图
2．转接法兰手把配图
3．各零件三维造型图
4．组件三维造型装配图
