基于click机构的扑翼微飞行器的多体动力学特性分析

发布时间：2017-08-02 06:11

  本文关键词：基于click机构的扑翼微飞行器的多体动力学特性分析

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【摘要】：微型飞行器在军事和民用上有着广阔的应用前景,是近年来的热点研究领域之一。微型飞行器根据飞行方式的不同主要分为三类,固定翼、旋翼以及扑翼。各国学者通过对仿生学和空气动力学研究后发现,当微型飞行器的特征尺寸与昆虫等飞行类生物相似时,扑翼比固定翼和旋翼具有更高的飞行效率和飞行性能。本文在综合分析了各种常见扑翼机构的基础上,对一种基于click机构的扑翼微飞行器进行了动力学分析,研究了该扑翼机构的动力学特性。首先,建立了该飞行器的实体模型,加入柔性铰链以产生click效果,导入ADAMS软件中进行仿真计算。其次,利用伪刚体模型对该飞行器的运动规律进行理论分析,并与仿真结果相比较；从恢复力、能量消耗等方面,对该扑翼机构的动力学特性进行讨论。最后,将仿真结果和实验样机的仿真模型,从恢复力和位移响应两方面对仿真模型进行了验证,进一步探究了这种基于click效应的扑翼机构的特性。研究表明,该扑翼机构是非对称机构,翅膀在上仰终点和下拍终点附近时表现出来的特性并不完全一致。但是由能量率曲线可以看出,非对称并不会对模型扑翼机构产生很大的影响。柔性铰链会对能量进行适时地储存和释放,有利于飞行器在扑翼行程终点附近进行较快的翅膀翻转。该机构的扑翼角行程可以达到110。,这意味着飞行器拥有较强的升力产生能力。通过与实验结果比较可知,无论是动力学特性还是运动形态,多体动力学模型都可以较为准确地模拟出实验样机的运动情况。
【关键词】：扑翼 微飞行器 click机构 多体动力学特性 仿真
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V211.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-27
• 1.1 课题研究的背景与意义8-9
• 1.2 微型飞行器概述9-16
• 1.2.1 微型飞行器的飞行方式9-11
• 1.2.2 扑翼微飞行器的发展现状11-16
• 1.3 典型扑翼微飞行器的扑翼机构16-26
• 1.3.1 单曲柄双摇杆机构17-20
• 1.3.2 曲柄滑块和曲柄摇杆联合机构20-21
• 1.3.3 带有柔性结构的扑翼机构21-24
• 1.3.4 Click机构24-26
• 1.4 本文主要研究内容26-27
• 2 基于click机构的扑翼微飞行器虚拟样机的建立27-35
• 2.1 三维实体模型的建立27-28
• 2.2 柔性铰链的建立与分析28-32
• 2.2.1 柔性铰链实体模型的建立29-30
• 2.2.2 柔性肋板铰链的模态分析30-32
• 2.3 ADAMS/View下扑翼微飞行器虚拟样机的建立32-34
• 2.3.1 模型设置32-33
• 2.3.2 动学仿真设置33-34
• 2.3.3 动力学仿真设置34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 Click机构的特性分析35-54
• 3.1 Click机构的伪刚体模型35-36
• 3.2 Click机构运动规律分析36-42
• 3.2.1 柔性铰链扭转刚度计算36
• 3.2.2 Click机构运动规律分析36-40
• 3.2.3 Click机构能量消耗分析40-42
• 3.3 Click机构简化模型的仿真42-45
• 3.3.1 仅肋板铰链是柔性铰链的模型42-44
• 3.3.2 仅翅膀铰链是柔性铰链的模型44-45
• 3.4 Click机构整体模型的仿真结果与分析45-53
• 3.4.1 恢复力46-47
• 3.4.2 扑翼角47-50
• 3.4.3 位移响应50-51
• 3.4.4 表征惯性能51-52
• 3.4.5 能量率52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 4 仿真模型的实验验证54-61
• 4.1 实验模型简介54-55
• 4.2 仿真结果与实验结果的对比55-60
• 4.2.1 恢复力55-57
• 4.2.2 位移响应57
• 4.2.3 表征惯性能57-58
• 4.2.4 能量率58-60
• 4.3 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况66-67
• 致谢67-68

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本文编号：607934