刚柔耦合空间扑翼驱动机构运动特性与气动特性研究

发布时间：2024-02-28 17:53

　　飞行生物以其小尺寸、长航程、高效、高机动性的特点,成为微型飞行器研制工作者们争相模仿的对象。飞行生物的飞行姿态富于变化,扑翼运动精巧而复杂,仿生设计重点在于模仿其扑翼运动。作为扑翼运动的核心部分,扑翼驱动机构在仿生扑翼飞行器研制中显得尤为重要。本文以单曲柄双摇杆扑翼驱动机构为基础,针对其左右翅翼运动不对称的问题,提出了刚柔耦合平面扑翼驱动机构,并根据分析结果提出了改进方案:刚柔耦合空间扑翼驱动机构。对该机构进行了无气动力影响的运动特性分析,扑动-扭转-挥摆耦合运动的气动特性分析,提出了扑翼运动-气动特性的耦合迭代分析方法,验证了机构的运动特性与气动特性满足总体方案设计要求。论文的主要研究工作与结论如下:1、针对目前扑翼驱动机构普遍存在的翅翼运动不对称,仿生程度不高等问题,提出设计要求,以单曲柄双摇杆驱动机构为基础,设计了刚柔耦合平面扑翼驱动机构。2、建立了刚柔耦合平面扑翼驱动机构的虚拟样机模型,简要分析了翅翼的运动特性;根据分析结果与设计要求,提出了改进方案:刚柔耦合空间扑翼驱动机构,能够用轻巧的机构实现复杂的空间耦合运动3、分析了刚柔耦合空间扑翼驱动机构的左右翅翼各角度变化,翅翼运动...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 研究现状
        1.2.1 扑翼飞行驱动机构的设计与研究
        1.2.2 空气动力学问题的研究
        1.2.3 研究现状总结
    1.3 主要研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线图
第2章 刚柔耦合扑翼驱动机构设计与分析
    2.1 引言
    2.2 扑翼驱动机构的设计要求
    2.3 刚柔耦合平面扑翼机构设计与分析
        2.3.1 刚柔耦合平面扑翼机构设计
        2.3.2 刚柔耦合平面扑翼机构运动学分析
    2.4 刚柔耦合空间扑翼机构设计
    2.5 本章小结
第3章 刚柔耦合空间扑翼机构运动特性分析
    3.1 引言
    3.2 刚柔耦合空间扑翼驱动机构轨迹分析
    3.3 仿真结果分析
        3.3.1 翅翼运动规律
        3.3.2 柔性杆结构强度分析
    3.4 气动载荷对机构运动影响
    3.5 本章小结
第4章 扑-扭-挥三维翅翼的气动特性数值仿真
    4.1 引言
    4.2 翅翼物理模型
        4.2.1 翼型的选择
        4.2.2 翅翼运动的坐标表示
        4.2.3 翅翼运动轨迹的函数拟合
    4.3 气动力计算模型描述
        4.3.1 控制方程及其求解
        4.3.2 网格划分及边界条件
    4.4 气动数值仿真方法验证
        4.4.1 网格密度无关性验证
        4.4.2 时间步长无关性验证
        4.4.3 对比验证
    4.5 结果分析与讨论
    4.6 本章小结
第5章 扑翼运动-气动特性的耦合迭代分析
    5.1 引言
    5.2 扑翼运动-气动特性的耦合迭代分析方法
    5.3 函数拟合方法
    5.4 气动载荷加载方式
    5.5 结果分析与讨论
        5.5.1 一次仿真结果分析
        5.5.2 迭代仿真结果分析
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 后续研究工作与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文及专利



本文编号：3913815