發(fā)布時(shí)間：2017-08-19 23:08

  本文關(guān)鍵詞：基于冗余鏡像對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)推進(jìn)裝置游動(dòng)特性研究

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【摘要】：魚類歷經(jīng)上億年的進(jìn)化，擁有了理想的生理結(jié)構(gòu)和高效的游動(dòng)模式，，獲得了遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)人造水下航行器的游動(dòng)性能和機(jī)動(dòng)能力，因此仿魚擺動(dòng)推進(jìn)裝置已成為眾多學(xué)者研究的對(duì)象。 本文將采用基于鏡像對(duì)稱冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)推進(jìn)裝置來模擬真實(shí)魚體的擺動(dòng)推進(jìn)。以此，首先對(duì)鏡像對(duì)稱冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了介紹和研究，主要包括兩個(gè)方面：解耦和并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算。解耦的目的是力圖使裝置擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)不耦合其他方向上的運(yùn)動(dòng)。 然后，本文對(duì)湽科魚類的仿生學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，主要對(duì)湽科魚類的形態(tài)學(xué)、真實(shí)魚體的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了描述并給出了魚體基本參數(shù)的計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)之上，對(duì)連續(xù)魚體進(jìn)行了離散化，得到了離散化的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，以擬合魚體波包絡(luò)線為基礎(chǔ)，通過對(duì)串并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析，最終給出了仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置串并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)方法。 最后，本文基于Matlab/SimMechanics軟件建立了仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置的仿真模型，該模型包含了其水動(dòng)力學(xué)特性。通過對(duì)仿真模型中的仿真分析表明：擺動(dòng)推進(jìn)裝置在驅(qū)動(dòng)頻率與剛度設(shè)計(jì)頻率對(duì)應(yīng)時(shí)，裝置達(dá)到最佳游動(dòng)性能。從而驗(yàn)證了剛度設(shè)計(jì)計(jì)算方法的正確性。同時(shí)，擺動(dòng)推進(jìn)裝置共振穩(wěn)態(tài)游動(dòng)時(shí)最大擺幅與驅(qū)動(dòng)頻率無關(guān)，游動(dòng)速度與驅(qū)動(dòng)頻率基本呈現(xiàn)線性正比例關(guān)系。本文對(duì)仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了加工制作，進(jìn)行了無水和水下的實(shí)驗(yàn)分析，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。
【關(guān)鍵詞】：仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置 串并聯(lián)機(jī)構(gòu) 游動(dòng)特性 剛度
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U664.3;TH112
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題來源及研究的背景和意義8-9
• 1.2 魚類游動(dòng)的分類及特點(diǎn)9-10
• 1.2.1 魚類推進(jìn)模式的分類9-10
• 1.2.2 仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置的優(yōu)點(diǎn)10
• 1.3 仿生推進(jìn)理論的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3.1 擺動(dòng)推進(jìn)模型的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3.2 仿生推進(jìn)機(jī)理的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13
• 1.3.3 游動(dòng)性能影響因素的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.4 超冗余串并聯(lián)機(jī)構(gòu)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 目前研究中存在的不足15
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 鏡像對(duì)稱超冗余串并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置整體方案介紹17-18
• 2.3 單節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣18-20
• 2.3.1 鏡像對(duì)稱冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的定義18-19
• 2.3.2 單節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣的求取19-20
• 2.4 解耦條件的推導(dǎo)計(jì)算20-22
• 2.5 單節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛度各向異性22-23
• 2.6 單節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算23-26
• 2.7 本章小結(jié)26-27
• 第3章 仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置的剛度計(jì)算27-38
• 3.1 引言27
• 3.2 湽科魚類仿生學(xué)基礎(chǔ)27-32
• 3.2.1 湽科魚類的形態(tài)學(xué)27-28
• 3.2.2 魚體骨骼肌肉串并聯(lián)結(jié)構(gòu)28
• 3.2.3 魚體模型的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)28-30
• 3.2.4 湽科魚類運(yùn)動(dòng)學(xué)描述30-32
• 3.3 穩(wěn)態(tài)游動(dòng)時(shí)擺動(dòng)推進(jìn)裝置的力學(xué)分析32-34
• 3.3.1 擺動(dòng)推進(jìn)裝置所受的水動(dòng)力分析32-33
• 3.3.2 擺動(dòng)推進(jìn)裝置所受的阻力分析33-34
• 3.4 擺動(dòng)推進(jìn)裝置串并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)34-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置的仿真分析38-55
• 4.1 引言38
• 4.2 擺動(dòng)推進(jìn)裝置仿真模型的建立38-42
• 4.3 仿真模型參數(shù)的配置42-44
• 4.4 擺動(dòng)推進(jìn)裝置仿真結(jié)果的分析44-53
• 4.4.1 擺動(dòng)推進(jìn)裝置游動(dòng)過程中包絡(luò)線的擬合45-47
• 4.4.2 擺動(dòng)推進(jìn)裝置在剛度不變時(shí)的游動(dòng)性能47-51
• 4.4.3 擺動(dòng)推進(jìn)裝置在剛度變化時(shí)的游動(dòng)特性51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第5章 仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置的實(shí)驗(yàn)研究55-65
• 5.1 引言55
• 5.2 仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置實(shí)驗(yàn)方案的建立55-60
• 5.2.1 仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)56-58
• 5.2.2 仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)58-59
• 5.2.3 仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置整體總裝59-60
• 5.3 仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-63
• 5.3.1 擺動(dòng)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置剛度的測(cè)量計(jì)算60-61
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置在不同驅(qū)動(dòng)頻率下的游動(dòng)性能的研究61-63
• 5.4 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 致謝72

【參考文獻(xiàn)】

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 章永華;柔性仿生波動(dòng)鰭推進(jìn)理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：703407