本文關(guān)鍵詞：半轉(zhuǎn)機構(gòu)簡約化設計方法及半轉(zhuǎn)翼樣機的實現(xiàn)

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【摘要】：隨著空氣動力學和電子科學技術(shù)的發(fā)展,仿生撲翼飛行器的研究逐步成為熱點。雖然撲翼機的結(jié)構(gòu)形式各有不同,但其原理都是模仿鳥或昆蟲翅的擺動,這種運動形式使翅翼受到很大的慣性力,限制了其在大型化方面的發(fā)展。半轉(zhuǎn)機構(gòu)是一種新型仿生機構(gòu),可以用不對稱的轉(zhuǎn)動代替往復擺動,避免了大慣性力的產(chǎn)生。但現(xiàn)有的半轉(zhuǎn)機構(gòu)傳動方式復雜、自重大,因此未能在仿生飛行領(lǐng)域取得突破。在此背景下,本文將探索簡約化半轉(zhuǎn)機構(gòu)的實現(xiàn)形式,并以此為基礎設計半轉(zhuǎn)翼試驗樣機。研究成果將為半轉(zhuǎn)機構(gòu)在仿生飛行領(lǐng)域的應用提供理論參考。首先分析曲柄搖塊機構(gòu)的運動特點,從而演化出最簡半轉(zhuǎn)機構(gòu)的原理。通過添加一個由定位滑塊與帶槽動軸產(chǎn)生的“局部約束”,解決曲柄搖塊機構(gòu)向簡約化半轉(zhuǎn)機構(gòu)衍變過程中出現(xiàn)的干涉及運動不確定問題。同時分析簡約化半轉(zhuǎn)機構(gòu)中半轉(zhuǎn)桿的運動規(guī)律,為下一步各零件具體參數(shù)的設計奠定基礎。分析局部約束的設計關(guān)鍵,在此基礎上,根據(jù)定位滑塊在帶槽動軸中的相對運動規(guī)律設計滑槽的形狀及尺寸。基于UG軟件,對簡約化半轉(zhuǎn)機構(gòu)的設計進行仿真驗證,通過觀察運動效果和半轉(zhuǎn)桿角速度變化曲線,驗證設計的合理性。在簡約化半轉(zhuǎn)機構(gòu)的基礎上設計半轉(zhuǎn)翼試驗樣機。首先參考撲翼機的設計原則選定半轉(zhuǎn)翼樣機的動力源系統(tǒng),確定控制方案;其次確定整體設計方案,并對各零件的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小進行分析計算;最后繪制樣機的虛擬模型并進行制造及裝配,進行運轉(zhuǎn)實驗,觀察實際運行效果。基于升力測試試驗的要求,對半轉(zhuǎn)翼試驗樣機進行動力平衡研究。分析樣機各運動構(gòu)件所能產(chǎn)生的慣性力并進行比較,確定樣機不平衡的原因;利用單自由度強迫振動的方法計算樣機在豎直方向的位移變化,并通過對配重塊的優(yōu)化使樣機達到平衡狀態(tài);最后利用ADAMS對樣機進行動力學仿真,分析優(yōu)化的結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：簡約化半轉(zhuǎn)機構(gòu) 局部約束 半轉(zhuǎn)翼實驗樣機 動力平衡
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V276;TB17
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 國內(nèi)外仿生撲翼飛行器發(fā)展狀況10-14
• 1.3 半轉(zhuǎn)機構(gòu)的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 半轉(zhuǎn)機構(gòu)的產(chǎn)生及實現(xiàn)形式14-15
• 1.3.2 半轉(zhuǎn)機構(gòu)的應用15-16
• 1.4 本論文的意義及研究內(nèi)容16-18
• 第二章 半轉(zhuǎn)機構(gòu)的簡約化設計方法18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 構(gòu)成最簡半轉(zhuǎn)機構(gòu)的思路18-19
• 2.3 最簡半轉(zhuǎn)機構(gòu)的運動學特征分析19-22
• 2.3.1 半轉(zhuǎn)桿的速度瞬心及不動點19-20
• 2.3.2 半轉(zhuǎn)桿上各點的坐標及速度分析20-22
• 2.4 簡約化半轉(zhuǎn)機構(gòu)的實現(xiàn)形式22-25
• 2.4.1 運動干涉的破除22-23
• 2.4.2 局部約束的提出23-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 局部約束的設計及運動仿真26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 局部約束的關(guān)鍵設計要求分析26
• 3.3 定位滑塊在帶槽動軸中的相對運動分析26-27
• 3.4 帶槽動軸中滑槽曲線的設計27-31
• 3.4.1 帶槽動軸中滑槽曲線的設想27-28
• 3.4.2 帶槽動軸滑槽內(nèi)側(cè)弧的設計28-30
• 3.4.3 帶槽動軸滑槽外側(cè)弧的設計30-31
• 3.5 局部約束設計的仿真驗證31-37
• 3.5.1 各零件參數(shù)的確定31-33
• 3.5.2 基于UG的局部約束運動仿真33-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 第四章 半轉(zhuǎn)翼試驗樣機的設計方案38-50
• 4.1 引言38
• 4.2 動力源系統(tǒng)設計38-41
• 4.2.1 驅(qū)動系統(tǒng)的設計38-39
• 4.2.2 控制系統(tǒng)的設計39-41
• 4.3 樣機設計方案的確定41
• 4.4 半轉(zhuǎn)翼試驗樣機結(jié)構(gòu)的設計41-46
• 4.4.1 樣機的選材42
• 4.4.2 滾動軸承的選型42
• 4.4.3 固定架尺寸確定42-44
• 4.4.4 樣機整體裝配模型44-46
• 4.5 樣機的虛擬模型46-47
• 4.6 樣機的加工及運行實驗47-49
• 4.7 本章小結(jié)49-50
• 第五章 半轉(zhuǎn)翼試驗樣機的動力平衡研究50-64
• 5.1 引言50
• 5.2 機構(gòu)不平衡的原因50-53
• 5.3 機構(gòu)不平衡對升力測試實驗的影響分析53-56
• 5.3.1 物理模型54
• 5.3.2 數(shù)學模型54-55
• 5.3.3 模型求解及結(jié)果分析55-56
• 5.4 配重塊的優(yōu)化56-59
• 5.4.1 配重塊結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化57-59
• 5.4.2 配重塊安裝位置分析59
• 5.5 動力學仿真59-63
• 5.5.1 虛擬樣機模型的建立59-61
• 5.5.2 仿真分析61-63
• 5.6 本章小結(jié)63-64
• 第六章 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 全文總結(jié)64
• 6.2 研究展望64-66
• 參考文獻66-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果69-70
• 致謝70

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1 陶春;順應領(lǐng)導簡約化大趨勢[N];學習時報;2012年

2 長風;簡約化存儲[N];網(wǎng)絡世界;2004年

3 王炳坤　陳光明;為將來換房子“留一手”,簡約化裝修日漸流行[N];新華每日電訊;2007年

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3 張福強;西方現(xiàn)代集合居住體的簡約化設計研究[D];大連理工大學;2014年

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本文編號：879119