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(lái),引起了研究者的特別關(guān)注。翅翼機(jī)構(gòu)是微撲翼飛行器中的關(guān)鍵組成部分,其動(dòng)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(jī)構(gòu)為研究對(duì)象,對(duì)其動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了深入的研究。仿生研究表明:翅翼機(jī)構(gòu)相當(dāng)于飛行動(dòng)物的骨骼和關(guān)節(jié),胸部肌肉類似于系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器,從這點(diǎn)出發(fā),本文研究的翅翼機(jī)構(gòu)為一種包含有彈簧的連桿機(jī)構(gòu)。利用簡(jiǎn)化的片條理論計(jì)算作用于機(jī)構(gòu)上的氣動(dòng)力。氣動(dòng)載荷波動(dòng)會(huì)對(duì)電機(jī)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(jì)模型,并提出了確定彈簧剛度系數(shù)與機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率之間關(guān)系式的方法。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中,運(yùn)動(dòng)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(dòng)力作用的機(jī)構(gòu)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的Poincare映射。研究表明含間隙翅翼機(jī)構(gòu)在某些特定的機(jī)構(gòu)運(yùn)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(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與空氣動(dòng)力學(xué)之間有非常強(qiáng)的耦合作用。由于氣動(dòng)力是機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件角速度的函數(shù),因此,翅翼機(jī)構(gòu)混沌運(yùn)動(dòng)時(shí),氣動(dòng)力的波動(dòng)可能會(huì)... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

所示，柔性雙搖桿機(jī)構(gòu)放大位移并帶動(dòng)仿生翅拍動(dòng)

圖l一l微撲翼機(jī)構(gòu)(Madangopal[3J)圖l一2微撲翼機(jī)構(gòu)(Madangopa一〔4])(2)壓電材料翅翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如王妹欲等t2]設(shè)計(jì)的壓電雙晶片驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。如圖1一3所示，柔性雙搖桿機(jī)構(gòu)放大位移并帶動(dòng)仿生翅拍動(dòng)。該系統(tǒng)具有無(wú)摩擦、無(wú)間隙和運(yùn)動(dòng)靈敏性高等特點(diǎn)，能較好地模仿生物柔性，實(shí)現(xiàn)所需高頻周期性運(yùn)動(dòng)。只是該撲翼系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)性能尚未達(dá)到理想，需要進(jìn)一步的研究。聲卜電雙晶)圖1一3壓電驅(qū)動(dòng)的仿生微撲翼機(jī)構(gòu)(王妹散121)(3)基于昆蟲(chóng)胸腔式結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)微撲翼機(jī)構(gòu)，如侯宇等[5]設(shè)計(jì)的如圖1一4所示的機(jī)構(gòu)。根據(jù)昆蟲(chóng)胸腔結(jié)構(gòu)和撲翼運(yùn)動(dòng)的機(jī)理，采用靜電驅(qū)動(dòng)的胸腔式微撲翼機(jī)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(jī)體上

身的固有頻率相等，這樣就可以使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生共振，增大機(jī)翼的振幅。圖1一4胸腔式靜電驅(qū)動(dòng)撲翼機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖(侯宇I(lǐng)5])(4)交變磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如KubO等[6]設(shè)計(jì)的如圖1一5所示的結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)部件做成中空的，金字塔形狀，這使得在上下?lián)鋭?dòng)過(guò)程中的阻力系數(shù)不同。在每支機(jī)翼的根部放置一塊永磁鐵，在交變磁場(chǎng)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩的作用下，機(jī)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(gè)拍擊循環(huán)過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的力。當(dāng)交變磁場(chǎng)的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相同時(shí)，機(jī)翼的振幅達(dá)到最大值。圖l一5交變磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(Kubo[6})(5)往復(fù)式化學(xué)肌肉(RCM)驅(qū)動(dòng)機(jī)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(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]仿生微撲翼飛行器撲翼機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其動(dòng)態(tài)模擬和分析[D]. 江敬強(qiáng).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(dòng)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(dòng)力學(xué)仿真及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 周凱.西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3246097