可穿戴小型扑翼装置传动机构设计及动力学分析

发布时间：2017-08-06 13:10

  本文关键词：可穿戴小型扑翼装置传动机构设计及动力学分析

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【摘要】：提出一种新型飞行装置-可穿戴小型扑翼装置,并对该种飞行装置的传动机构进行设计与分析。在对比分析飞行背包、仿生扑翼机等相关研究的国内外研究现状后,设计出一个适用于该扑翼装置的传动机构,并对其从运动学、动力学等方面进行了分析与研究,主要包括如下内容:首先,提出一种可穿戴小型扑翼装置的概念,并对相关研究现状进行研究分析。可穿戴小型扑翼装置是一种新型飞行装置,即为具有“自主动力”和“广义可穿戴性”等特性的扑翼式飞行背包,对比几种已研制完成的喷气式与螺旋桨式飞行背包特性,可类比出扑翼式飞行背包设计研究时需注意事项;该装置采用扑翼飞行模式,故在本装置的相关研究缺乏时,对国内外关于大型载人扑翼飞行器、仿鸟飞行器等国内外研究现状进行分析,获得了一些对本文研究有利的研究基础。对研究现状的分析后,对该装置的传动机构进行设计与分析。对相关扑翼装置驱动机构国内外已取得的研究成果进行分类对比分析后,初步设计出一种适用于该装置的扑翼驱动机构,并对其进行了初步的理论与仿真分析并结合人体实际尺寸,得到一组可行的机构尺寸数据;基于上述所设计的机构,对其进一步完善,并对所需装置整体进行了初步的三维模型设计与建模,利用动力学仿真软件ADAMS对其进行动力学仿真分析,对比分析该传动机构动态运动中各轴受力情况,利用ADAMS中柔性模块柔性化该装置部分构件进行动态仿真分析,得到关键构件在机构运动过程中受力最大部位,为后续有限元分析提供了必要基础;最后,对扑翼装置进行受力分析并对材料的强度进行验证,并利用有限元仿真分析软件Workbench对扑翼装置的主体结构与连杆DF进行了有限元分析,以获得更多有利于进一步改进该装置的数据。通过上述的设计与分析,本文对一种可穿戴小型扑翼装置与其传动机构完成了初步的研究,为后续设计研究提供了很多必要的基础与分析结果数据。
【关键词】：飞行背包 扑翼机 可穿戴式 传动机构设计 动力学分析
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V276
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 选题背景与意义12-13
• 1.2 扑翼飞行方式13-14
• 1.3 国内外可穿戴小型扑翼装置研究现状分析14-17
• 1.4 国内外大型载人扑翼机与仿鸟扑翼机的研究现状17-24
• 1.4.1 国外载人扑翼机与仿鸟扑翼机的研究现状17-23
• 1.4.2 国内载人扑翼机与仿鸟扑翼机的研究现状23-24
• 1.5 主要研究内容与方法24-26
• 第二章 一种可穿戴小型扑翼装置传动机构设计26-33
• 2.1 引言26
• 2.2 影响扑翼装置传动机构设计的关键参数及特殊性分析26-28
• 2.2.1 影响扑翼装置传动机构设计的关键参数27
• 2.2.2 可穿戴小型扑翼装置设计的特殊性27-28
• 2.3 仿生扑翼机构驱动机构国内外研究现状对比与分析28-31
• 2.3.1 基于MEMS的驱动机构28
• 2.3.2 基于连杆机构的扑翼驱动机构28-31
• 2.4 一种可穿戴扑翼装置传动机构的设计与分析31-32
• 2.4.1 一种可穿戴扑翼装置传动方式的分析与选择31
• 2.4.2 一种可穿戴扑翼装传动机构原理的设计31-32
• 2.4.3 单自由度可折叠式扑翼传动机构结构解析与可行性分析32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 单自由度可折叠式扑翼传动机构运动学分析33-48
• 3.1 引言33
• 3.2 传动机构尺寸的分析与确定33-36
• 3.2.1 机构需确定的主要参数33
• 3.2.2 传动机构的理论分析33-35
• 3.2.3 人体相关实际尺寸分析35-36
• 3.3 传动机构的运动学仿真分析36-46
• 3.3.1 单自由度可折叠式扑翼传动机构的仿真分析37-46
• 3.3.2 仿真结果的分析46
• 3.4 本章小结46-48
• 第四章 一种可穿戴扑翼装置三维建模及其动力学分析48-69
• 4.1 引言48
• 4.2 可穿戴小型扑翼装置整体的设计48-53
• 4.2.1 飞行装置主体架构的设计48-49
• 4.2.2 扑翼装置关键机构的介绍49-52
• 4.2.3 总体结构52-53
• 4.3 扑翼装置的动力学分析53-66
• 4.3.1 可穿戴小型扑翼装置功能和受力情况分析54-55
• 4.3.2 装置翅翼受力计算55-60
• 4.3.3 可穿戴小型扑翼装置动力学分析60-66
• 4.4 基于ADAMS离散化部分零件后的动力学分析66-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 可穿戴小型扑翼装置主体结构与关键连杆强度验证与有限元仿真分析69-85
• 5.1 引言69
• 5.2 关键部件的受力分析69-73
• 5.2.1 主体结构的受力分析70-71
• 5.2.2 装置连杆的受力分析71-73
• 5.3 扑翼装置强度计算与验证73-75
• 5.3.1 各关键部件强度计算73-74
• 5.3.2 强度验证74-75
• 5.4 有限元仿真分析参数的确定与网格划分75-78
• 5.4.1 有限元分析软件中的参数设置75-77
• 5.4.2 网格的划分77-78
• 5.5 有限元仿真结果的分析78-83
• 5.5.1 装置的结构静力学分析78-80
• 5.5.2 装置的结构动力学分析80-83
• 5.6 本章小结83-85
• 第六章 总结与展望85-88
• 6.1 总结85-86
• 6.2 创新点86
• 6.3 进一步工作展望86-88
• 参考文献88-92
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果92-93
• 致谢93-94

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本文编号：629956