本文關(guān)鍵詞：基于局部約束的半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動誤差與力能參數(shù)分析

  更多相關(guān)文章： 半轉(zhuǎn)翼 驅(qū)動機(jī)構(gòu) 局部約束 轉(zhuǎn)角偏差 力能參數(shù) 優(yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】：自然界中,生物飛行方式以鳥的撲翼方式與昆蟲的振翅方式為主,一般統(tǒng)稱為撲翼飛行。隨著人類社會的進(jìn)步和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,撲翼飛行方式的優(yōu)點(diǎn)越來越被人們所熟知,各種仿生撲翼飛行器如雨后春筍般出現(xiàn)。然而,目前大多仿生撲翼飛行器的驅(qū)動機(jī)構(gòu)都是模仿動物翅翼的擺動動作,由于高頻擺動會產(chǎn)生巨大慣性力,這就導(dǎo)致擺動式撲翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)只能以較低頻率拍動,限制了其升力的進(jìn)一步提高�；诖�,一種以轉(zhuǎn)動式拍動代替?zhèn)鹘y(tǒng)擺動式拍動的機(jī)構(gòu)——半轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)得以產(chǎn)生,該機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生與撲翼運(yùn)動時(shí)相類似的運(yùn)動效果,正是這種效果使得以該機(jī)構(gòu)為驅(qū)動機(jī)構(gòu)的類撲翼飛行器能夠像鳥一樣在空中飛行。因此,以半轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)的類撲翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)的研究具有重要理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。論文首先針對傳統(tǒng)半轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動復(fù)雜、重量大不適合飛行的缺點(diǎn),提出一種采用局部約束的簡約化半轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)作為半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu),并對局部約束作用構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì),在此基礎(chǔ)上,根據(jù)局部約束作用特點(diǎn),將半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)在局部約束作用時(shí)的過程分為四個(gè)階段,為基于局部約束的半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動誤差其力能參數(shù)分析提供了相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。其次根據(jù)局部約束作用的四個(gè)階段,一方面建立不同階段半轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)角偏差理論分析模型,并對該模型進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真驗(yàn)證。另一方面在考慮翼片氣動力影響的情況下建立了驅(qū)動機(jī)構(gòu)在局部約束不同作用階段力能參數(shù)模型,從而得到局部約束作用過程中各力能參數(shù)的變化規(guī)律。為驅(qū)動機(jī)構(gòu)電機(jī)的選型以及強(qiáng)度理論分析提供重要依據(jù)。接著利用虛擬仿真軟件ADAMS對半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行動力學(xué)仿真,并將力能參數(shù)的仿真結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比,進(jìn)而驗(yàn)證力能參數(shù)理論推導(dǎo)的正確性和可行性,為以后的多目標(biāo)優(yōu)化以及物理樣機(jī)研制奠定了一定的基礎(chǔ)。最后,在轉(zhuǎn)角偏差以及力能參數(shù)模型的基礎(chǔ)上,以轉(zhuǎn)角偏差和驅(qū)動力矩峰值為目標(biāo)對半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,并對優(yōu)化前后的半轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)角偏差以及驅(qū)動力矩峰值進(jìn)行比較。比較結(jié)果表明:優(yōu)化一方面大大降低了轉(zhuǎn)角偏差,提高驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)行的平順性;另一方面在一定程度上減小了驅(qū)動力矩峰值,降低了電機(jī)功率及其尺寸。
【關(guān)鍵詞】：半轉(zhuǎn)翼 驅(qū)動機(jī)構(gòu) 局部約束 轉(zhuǎn)角偏差 力能參數(shù) 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V276;TB17
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-19
• 1.1 引言8
• 1.2 撲翼仿生飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-13
• 1.2.1 撲翼仿生飛行器及其驅(qū)動機(jī)構(gòu)的國外研究進(jìn)展9-12
• 1.2.2 撲翼仿生飛行器及其驅(qū)動機(jī)構(gòu)國內(nèi)研究進(jìn)展12-13
• 1.3 半轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研究進(jìn)展與半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)的提出13-17
• 1.3.1 半轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的由來及實(shí)現(xiàn)形式13-15
• 1.3.2 半轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工程應(yīng)用15-17
• 1.3.3 半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)的提出17
• 1.4 課題來源及主要研究內(nèi)容17-19
• 1.4.1 課題來源17
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 局部約束的提出及其對半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動影響19-43
• 2.1 引言19
• 2.2 半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)及局部約束的提出19-22
• 2.2.1 半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)19-21
• 2.2.2 局部約束的提出21-22
• 2.3 局部約束作用構(gòu)件的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)22-26
• 2.3.1 定位滑塊對動軸的相對運(yùn)動分析22-23
• 2.3.2 局部約束的設(shè)計(jì)關(guān)鍵23-26
• 2.3.3 局部約束作用下的半轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)角偏差26
• 2.4 局部約束作用階段劃分26-29
• 2.4.1 定位滑塊和半轉(zhuǎn)桿對帶槽動軸的相對運(yùn)動分析26-27
• 2.4.2 驅(qū)動機(jī)構(gòu)各構(gòu)件在局部約束未作用時(shí)的接觸狀態(tài)27-28
• 2.4.3 局部約束作用的四個(gè)階段28-29
• 2.5 局部約束作用不同階段半轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)角偏差模型29-38
• 2.5.1 開始階段半轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)角偏差模型29-32
• 2.5.2 近心階段半轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)角偏差模型32-34
• 2.5.3 離心階段半轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)角偏差模型34-36
• 2.5.4 結(jié)束階段半轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)角偏差模型36-38
• 2.6 局部約束各階段的作用區(qū)間38-40
• 2.6.1 開始階段與近心階段的作用區(qū)間38-40
• 2.6.2 離心階段與結(jié)束階段的作用區(qū)間40
• 2.7 半轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)角偏差模型的實(shí)例驗(yàn)證40-42
• 2.7.1 半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)仿真40-41
• 2.7.2 半轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)角偏差模型的驗(yàn)證41-42
• 2.8 本章小結(jié)42-43
• 第三章 局部約束對半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)力能參數(shù)影響43-57
• 3.1 引言43
• 3.2 半轉(zhuǎn)翼翼片在空氣中的受力43-45
• 3.2.1 半轉(zhuǎn)翼翼片上的阻力43-44
• 3.2.2 半轉(zhuǎn)翼翼片上空氣作用力系的簡化44-45
• 3.3 半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)在開始階段力能參數(shù)45-48
• 3.3.1 開始階段各構(gòu)件約束力45-47
• 3.3.2 開始階段驅(qū)動力矩47-48
• 3.3.3 開始階段驅(qū)動功率48
• 3.4 半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)在近心階段力能參數(shù)48-50
• 3.4.1 近心階段各構(gòu)件約束力48-50
• 3.4.2 近心階段驅(qū)動力矩50
• 3.4.3 近心階段驅(qū)動功率50
• 3.5 半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)在離心階段力能參數(shù)50-53
• 3.5.1 離心階段各構(gòu)件約束力50-52
• 3.5.2 離心階段驅(qū)動力矩52
• 3.5.3 離心階段驅(qū)動功率52-53
• 3.6 半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)在結(jié)束階段力能參數(shù)53-54
• 3.6.1 結(jié)束階段各構(gòu)件約束力53-54
• 3.6.2 結(jié)束階段驅(qū)動力矩54
• 3.6.3 結(jié)束階段驅(qū)動功率54
• 3.7 局部約束對半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)力能參數(shù)影響的實(shí)例分析54-56
• 3.8 本章小結(jié)56-57
• 第四章 局部約束作用下的半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)動力學(xué)仿真57-63
• 4.1 引言57
• 4.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)57
• 4.3 半轉(zhuǎn)翼仿真模型的建模57-58
• 4.4 基于ADAMS的半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)動力學(xué)仿真58-62
• 4.4.1 半轉(zhuǎn)翼翼片上氣動力的加載58-60
• 4.4.2 局部約束下的半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)動力學(xué)仿真驗(yàn)證60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 基于局部約束的半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化63-70
• 5.1 引言63
• 5.2 多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法選定63-64
• 5.3 基于局部約束的半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化64-69
• 5.3.1 半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型64-66
• 5.3.2 半轉(zhuǎn)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程66-67
• 5.3.3 優(yōu)化前后的比較分析67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 結(jié)論與展望70-72
• 6.1 主要結(jié)論70
• 6.2 研究展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 在學(xué)研究成果76-77
• 致謝77

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本文編號：561340