近年来,随着相关控制算法和微电子技术等理论的发展,多旋翼无人机成为科研工作者研究的热点。目前,碳纤维复合材料是多旋翼无人机机架结构较为常用的材料,碳纤维复合材料生产成本高,加工难度大,后期维修困难。为了降低多旋翼无人机机架结构的加工制造难度、生产和后期维修成本,可以通过使用易加工设计的铝合金作为机架材料,增强机架结构设计的合理性,从而增强多旋翼无人机的飞行性能、制造成本以及产品的竞争力。首先,本文对多旋翼无人机机架结构进行了总体设计。对机架的基本布局、动力系统的选配、最小轴距的计算和重心位置的选择进行了归纳总结。为设计一款合理的机架结构奠定基础,为概念设计阶段初始设计域的建模提供数据参考。其次,利用惯性释放拓扑优化方法,在概念设计阶段根据已经确定的各项参数和边界条件拓扑得到一款材料分布更合理的八旋翼机架结构,然后对机架进行强度校核,根据校核结果对机架结构进行改进、修正,从而得到一个相对最优的机架结构。接下来进行详细设计,考虑加工工艺、制造、运输和维修等因素,对概念机架结构进行详细设计,将机架结构分解成多个零部件,为了实现将零部件连接组装成机架,再对连接各部分的连接件进行设计。最后对详细设计好的机架结构进行组装,进行强度校核和极限工况校核,根据校核结果修正机架结构,最后得到设计成熟的机架。本文对多旋翼无人机机架结构进行了总体设计的归纳总结,通过惯性释放拓扑优化方法对机架结构概念设计指引设计方向,最后进行详细设计实现机架结构的加工制造。形成一个多旋翼无人机机架结构正向设计的流程,为今后对无人机机架结构进行设计提供了思路和参考。