基于仿生學(xué)原理的微撲翼飛行器在軍事和民用上有極其重要的用途,近年來,引起了研究者的特別關(guān)注。翅翼機構(gòu)是微撲翼飛行器中的關(guān)鍵組成部分,其動態(tài)特性的好壞直接影響微撲翼飛行器的性能。本論文以一種翅翼機構(gòu)為研究對象,對其動力學(xué)性能進行了深入的研究。仿生研究表明:翅翼機構(gòu)相當(dāng)于飛行動物的骨骼和關(guān)節(jié),胸部肌肉類似于系統(tǒng)的驅(qū)動器,從這點出發(fā),本文研究的翅翼機構(gòu)為一種包含有彈簧的連桿機構(gòu)。利用簡化的片條理論計算作用于機構(gòu)上的氣動力。氣動載荷波動會對電機造成沖擊,研究表明:加入適當(dāng)?shù)膹椈赡苡行Ц纳七@種狀況。本文建立了彈簧的優(yōu)化設(shè)計模型,并提出了確定彈簧剛度系數(shù)與機構(gòu)運轉(zhuǎn)頻率之間關(guān)系式的方法。機構(gòu)運動中,運動副間隙不可避免。本文利用Dubowsky的沖擊副模型建立了含間隙、彈簧和有空氣動力作用的機構(gòu)動力學(xué)方程式,求解系統(tǒng)的最大Lyapunov指數(shù),并作出系統(tǒng)運動的Poincare映射。研究表明含間隙翅翼機構(gòu)在某些特定的機構(gòu)運轉(zhuǎn)速度、間隙大小和彈簧剛度系數(shù)的情況下存在混沌現(xiàn)象。翅翼機構(gòu)的運動與空氣動力學(xué)之間有非常強的耦合作用。由于氣動力是機構(gòu)輸出構(gòu)件角速度的函數(shù),因此,翅翼機構(gòu)混沌運動時,氣動力的波動可能會... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

所示，柔性雙搖桿機構(gòu)放大位移并帶動仿生翅拍動

圖l一l微撲翼機構(gòu)(Madangopal[3J)圖l一2微撲翼機構(gòu)(Madangopa一〔4])(2)壓電材料翅翼驅(qū)動機構(gòu)，如王妹欲等t2]設(shè)計的壓電雙晶片驅(qū)動機構(gòu)。如圖1一3所示，柔性雙搖桿機構(gòu)放大位移并帶動仿生翅拍動。該系統(tǒng)具有無摩擦、無間隙和運動靈敏性高等特點，能較好地模仿生物柔性，實現(xiàn)所需高頻周期性運動。只是該撲翼系統(tǒng)的動態(tài)運動性能尚未達到理想，需要進一步的研究。聲卜電雙晶)圖1一3壓電驅(qū)動的仿生微撲翼機構(gòu)(王妹散121)(3)基于昆蟲胸腔式結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動微撲翼機構(gòu)，如侯宇等[5]設(shè)計的如圖1一4所示的機構(gòu)。根據(jù)昆蟲胸腔結(jié)構(gòu)和撲翼運動的機理，采用靜電驅(qū)動的胸腔式微撲翼機構(gòu)。系統(tǒng)的主體由上下平行的兩塊極板組成，其中一塊固定在機體上

身的固有頻率相等，這樣就可以使機構(gòu)產(chǎn)生共振，增大機翼的振幅。圖1一4胸腔式靜電驅(qū)動撲翼機構(gòu)簡圖(侯宇I(lǐng)5])(4)交變磁場驅(qū)動機構(gòu)，如KubO等[6]設(shè)計的如圖1一5所示的結(jié)構(gòu)，運動部件做成中空的，金字塔形狀，這使得在上下?lián)鋭舆^程中的阻力系數(shù)不同。在每支機翼的根部放置一塊永磁鐵，在交變磁場所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩的作用下，機翼按照特定頻率拍擊。由于上下?lián)湟黼A段的阻力系數(shù)不同，在一個拍擊循環(huán)過程中就會產(chǎn)生一個向上的力。當(dāng)交變磁場的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相同時，機翼的振幅達到最大值。圖l一5交變磁場驅(qū)動機構(gòu)(Kubo[6})(5)往復(fù)式化學(xué)肌肉(RCM)驅(qū)動機構(gòu)，人造肌肉在智能材料學(xué)科中被稱為“聚合膠體”

【參考文獻】：
期刊論文
[1]柔性撲翼微型飛行器升力和推力機理的風(fēng)洞試驗和飛行試驗[J]. 昂海松,曾銳,段文博,史志偉.  航空動力學(xué)報. 2007(11)
[2]仿生微撲翼飛行器翅翼機構(gòu)的運動設(shè)計[J]. 嚴輝,謝進,陳永.  機械設(shè)計與研究. 2007(04)
[3]壓電雙晶片驅(qū)動的仿生柔性撲翼機構(gòu)研究[J]. 王姝歆,陳國平,周建華,顏景平.  光學(xué)精密工程. 2006(04)
[4]微撲翼飛行器驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計與動態(tài)特性研究[J]. 侯宇,方宗德,劉嵐,傅衛(wèi)平,吳立言.  航空動力學(xué)報. 2004(04)
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[7]含間隙連桿機構(gòu)的分叉和混沌現(xiàn)象[J]. 常宗瑜,張策,王玉新.  機械強度. 2001(01)
[8]模型昆蟲翼作非定常運動時的氣動力特性[J]. 蘭世隆,孫茂.  力學(xué)學(xué)報. 2001(02)
[9]含間隙機構(gòu)動態(tài)特性分析[J]. 靳春梅,邱陽,張陵,樊靈.  機械科學(xué)與技術(shù). 2001(01)
[10]帶間隙副的曲柄-連桿機構(gòu)中的混沌現(xiàn)象[J]. 史紹熙,劉雙喜,寧智.  內(nèi)燃機學(xué)報. 2000(02)

碩士論文
[1]仿生微撲翼飛行器撲翼機構(gòu)的設(shè)計及其動態(tài)模擬和分析[D]. 江敬強.西南交通大學(xué) 2007
[2]適用于突風(fēng)環(huán)境的微型撲翼飛行器柔性翼氣動特性研究[D]. 楊淑利.西北工業(yè)大學(xué) 2007
[3]微撲翼飛行器動力學(xué)仿真及驅(qū)動機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D]. 周凱.西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3246097