微型扑翼飞行器传动机构设计与分析

摘要

微型扑翼飞行器的传动机构直接影响到扑翼的扑动形式和气动特性，是微型扑翼飞行器的重要部件。目前国内外对微型扑翼飞行器的相关研究虽然有一些进展，但研究侧重点放在扑翼的流场计算和试验研究，对其他方面的研究开展的并不多。因此，对微型扑翼飞行器传动机构的研究具有重大的理论研究意义和实际应用价值。
　　本文运用平面连杆机构演化的再生运动链方法，以六杆七副传动机构为机构原型，总结出其构造特征和设计约束，推导出一系列新的六杆七副传动机构；从中择优选定一款设计方案作为微型扑翼飞行器传动机构。运用再生运动链法衍生出的多种扑翼传动机构，可以为以后的扑翼飞行器传动机构设计提供重要的参照。
　　对扑翼传动机构进行了优化设计。借助机构设计分析以及理论力学的基本理论对本文选用的扑翼传动机构进行了运动学数学模型的推导建立；并在此基础上，针对机构扑动的不对称问题对机构的参数进行优化，得到了确定的满足要求的传动机构。结果显示优化后的机构左右扑动不对称程度得到了很大的降低，降低为原来的20.41％。
　　扑翼传动机构运行时，因为存在惯性力和气动阻力矩，机构转速周期性波动，影响驱动效率和气动性能。因此，对一种常用的微型扑翼机构基于第二类拉格朗日方程建立动力学模型，并求解机构的实际运转规律。为了更准确地分析机构的动力学特性，运用动力学软件对机构进行仿真，得到在不同减速比或者不同的负载还有不同输入力矩的情况下系统运转规律。

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图表清单

注释表

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 微型飞行器的研究现状

1.3 本文的主要工作和意义

第二章 微型扑翼飞行器传动机构方案的设计

2.1 引言

2.2 平面连杆机构再生运动链方法的原理

2.3 微型扑翼飞行器传动机构方案的确定

2.4 本章小节

第三章 扑翼机构优化设计及其运动学分析

3.1 引言

3.2 研究方法简介

3.3 扑翼机构优化设计

3.4 经过优化与未经过优化的机构输出结果的比较

3.5 角速度及角加速度的分析推导

3.6 本章小结

第四章 扑翼机构动力学分析

4.1 引言

4.2 系统动力学简介

4.3 微型扑翼传动机构的动力学建模

4.4 对动力学模型进行数值计算和仿真

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 对进一步研究的展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文