發(fā)布時間：2018-04-01 19:42

  本文選題：山羊　切入點：仿生學(xué)　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：振動,普遍存在于各種機械的運轉(zhuǎn)過程中。機械,廣泛應(yīng)用于人們的日常生活里。由不同機械零部件構(gòu)成的無數(shù)種或大或小的機械設(shè)備,充斥著人們的工作和生活,在為人們帶來高效與便利的同時,也帶來了或多或少的振動危害。劇烈的沖擊振動,會引發(fā)人體骨骼、肌肉、關(guān)節(jié)損傷,導(dǎo)致房屋、橋梁破損;持續(xù)的穩(wěn)態(tài)振動,會影響人體內(nèi)臟功能,引起頭痛、耳鳴等不適,縮短建筑物的使用壽命,妨礙精密儀器實現(xiàn)設(shè)計精度。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步,人們對生活質(zhì)量和工作環(huán)境的要求日益提高。適當(dāng)減弱振動危害,努力消除振動損傷,對于提升人們的生活舒適度,提高人們的工作質(zhì)量,具有重要意義。本文由山羊運動觀測出發(fā),通過運動特性分析,引發(fā)仿山羊減振裝置設(shè)計靈感。分別以山羊蹄匣和右前肢為仿生原型,進行了仿生減振單元和仿生減振關(guān)節(jié)設(shè)計,并對兩者進行了概念性組合設(shè)計,得到兼具穩(wěn)態(tài)減振和瞬態(tài)減振效果的仿生減振裝置。在山羊運動初步觀察的基礎(chǔ)上,進行了山羊運動觀測試驗臺設(shè)計,提供了山羊在不同狀態(tài)下靜止和運動的集中觀測方法,并利用Solid Works 2016對其進行了三維建模。具體可觀測內(nèi)容包括:1、靜止于平面上的山羊,在平面向傾斜面緩慢變化過程中,四肢及軀干的平衡控制方式;2、山羊于平面、15°坡面和25°坡面上行走的運動方式異同點;3、山羊左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎過程的運動步態(tài);4、靜止于平面上的山羊,在受到足下沖擊時四肢及軀干的平衡控制方式。其中,足下沖擊分為平動沖擊和轉(zhuǎn)動沖擊兩種。根據(jù)試驗空間和加工成本,對設(shè)計的山羊運動觀測試驗臺進行了構(gòu)造改進、位置調(diào)整及部件替換,并搭建了可用于試驗的山羊運動觀測試驗臺。設(shè)計了一種山羊運動步態(tài)周期觀測方法,并進行了山羊運動學(xué)數(shù)據(jù)捕捉,得到了山羊0°、4°、8°、12°、16°、20°共六種坡度下的靜止?fàn)顟B(tài)體態(tài)特征;以及山羊以1km/h、2km/h、3km/h、4 km/h、5 km/h共五種速度,分別在0°、10°、20°共三種坡度下運動的步態(tài)周期�？偨Y(jié)并分析了山羊于輕松狀態(tài)下0°坡度上的離散運動,輕松狀態(tài)下10°坡度上的離散運動,輕松狀態(tài)下10°坡度上的連續(xù)運動,疲勞狀態(tài)下10°坡度上的連續(xù)運動,以及輕松狀態(tài)下20°坡度上的連續(xù)運動,共五種運動方式下的步態(tài)周期規(guī)律。簡要總結(jié)了山羊于不同坡面上靜止時的平衡控制方式。針對山羊在水平路面上進行慢速、常速、快速直線運動,以不同速度進行上、下樓梯運動,在特殊狀態(tài)下運動的具體過程,進行了視頻拍攝、圖像處理、步態(tài)分析,以及運動規(guī)律總結(jié)。對山羊蹄匣進行了生物觀測,并以山羊蹄匣為仿生原型,進行了仿生減振單元設(shè)計。利用澆鑄成型方法制備了帶孔仿生樣件和無孔標(biāo)準(zhǔn)樣件。自主設(shè)計并搭建了仿生減振單元性能測試系統(tǒng),以孔傾斜角、壓力塊質(zhì)量和激勵電壓作為試驗因素,以固有頻率和最大傳遞比作為試驗指標(biāo),進行了試驗優(yōu)化設(shè)計。采用曲線分析方法、極差分析方法和部分正交多項式回歸分析方法,對試驗結(jié)果進行了計算和分析。對山羊右前肢和右后肢進行了去皮處理,觀察了兩肢體的受迫運動過程,并選定山羊右前肢腕關(guān)節(jié)作為仿生原型。對右前肢進行了測量和去肉處理,并借鑒肢體運動方式和過程,利用Solid Works 2016軟件,先由簡到繁,再由繁到簡,進行了仿生關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計,共得到六代仿生減振關(guān)節(jié)。對每代關(guān)節(jié)進行了減振機理分析,選取具有代表性的第五代和第六代關(guān)節(jié)作為主要研究對象,進行了數(shù)學(xué)建模及仿真分析。利用Solid Works 2016軟件,進行了仿生減振臺架、仿生減振腿和仿生減振平臺的概念性設(shè)計。本文提出的用于山羊活動方式觀測的試驗平臺,可實現(xiàn)運動學(xué)、動力學(xué)和肌電信號的同步采集,為山羊運動步態(tài)、應(yīng)激反應(yīng)、平衡控制方式的集中研究提供了保障;以山羊蹄匣為仿生原型,設(shè)計出仿生減振單元,引發(fā)了仿生學(xué)在穩(wěn)態(tài)減振應(yīng)用方面的新思考;以山羊右前肢為仿生原型,設(shè)計出仿生減振關(guān)節(jié),實現(xiàn)了減振關(guān)節(jié)剛度的函數(shù)化可控。
[Abstract]:A bionic vibration damping device is made up of goat ' s hoof box and right front limb , which can affect human body ' s internal organs function , cause headache , tinnitus and other discomfort , shorten the service life of building and prevent the precision instrument from being damaged . In this paper , the gait cycle of goat ' s gait cycle is analyzed by using curve analysis method , extreme difference analysis method and partial orthogonal polynomial regression analysis method . The results are as follows : 1 km / h , 2 km / h , 3 km / h , 4 km / h and 5 km / h are used as the experimental factors . The bionic joint structure design is carried out by using Solid Works 2016 software , and the bionic joint structure design is carried out . The concept design of bionic vibration damping bench , bionic vibration damping leg and bionic vibration damping platform is carried out by using solid Works 2016 software .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB535.1;TB17

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1 龔巍;探討指長比與抑郁食蟹猴之間的關(guān)系[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2015年

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本文編號：1697025