两段式三自由度仿鸟扑翼飞行器机构设计与仿真分析

摘要

针对现有仿鸟扑翼飞行器结构复杂、负载效率低等问题,本文通过将平行四连杆机构和齿轮齿条运动机构相结合,设计了一种新型仿鸟扑翼飞行器扑动机构,可以仅用一个驱动实现扑翼的扑动、折叠和扭转三个自由度的运动.首先,对所提出的新型扑翼机构进行理论分析,得出了扑动角、折叠角和扭转角与驱动角和杆长之间的关系式,并对机构杆长参数进行优化;然后利用ADAMS软件对机构进行仿真分析,得出扑动角、折叠角和扭转角随时间的变化曲线,验证了理论分析的正确性;随后,利用数值分析方法计算了扑翼在一个周期内的升力和推力,对比单自由度扑翼,三自由度扑翼机构气动性能有较大提升;最后,根据所设计的扑翼机构研制出了样机并进行扑动实验,结果显示,单电机驱动下,该机构运行平顺、稳定可靠,扑翼可有效地实现扑动、折叠和扭转.