行为建模技术在扑翼机构优化设计中的应用

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1、1生匐似行为建模技术在扑翼机构优化设计中的应用Applicationofbehaviormodelingtechnologyinoptimizationdesignofflapping—wingmechanism邓小林。，韦衡冰。，梁眉DENGXiao．1in’，WEIHeng．bing‘，LlANGMei(1．梧州学院电子信息工程系，梧州543002；2．梧卅I学院教师教育系，梧州543002)摘要：在阐述当前扑翼机构设计的基础上，对行为建模技术原理及流程和步骤进行了阐述，对扑翼机构的总体结构进

2、行了设计，并确定了扑翼机构的详细尺寸。利用Pro／ENGINEER软件建立了扑翼机构的三维模型，并对其进行了仿真分析。将Pro／ENGINEER的行为建模功能利用到扑翼机构优化设计中，对扑翼机构进行了优化，达到了设定的目标要求，取得了满意的效果。关键词：Pr0／ENGlNEER；行为建模；扑翼机构；优化设计中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1009-0134(2014)01(I-)-Ol32-03Doi：10．3969／j．issn．1009-0134．2014．01(I-)．380引

3、言1行为建模技术简介飞行器的飞行原理主要有固定翼式、旋翼式行为建模技术，是Pro／ENGINEER扩展的一个和扑翼式三种方式。目前国内外针对固定翼式以功能模块，它能使设计人员在设计产品时可以综及旋转翼式的飞行器研究较多。扑翼式分行是一合考虑产品的功能行为，通过对模型进行多种分种模仿飞行生物的一种新型飞行方式，其相对于析，并将分析结果应用到模型中，以寻求产品的固定翼式、旋翼式的飞行方式而言，具有机动性最优解】。行为建模技术作为一种参数化设计分析强、推力效率高、体积少、质量轻和成本低的特工具，通过建立

4、分析特征，利用分析特征对模型点⋯。因此，越来越多的专家和学者开始对仿生进行参数测量。在特征参数的作用下，通过约束扑翼机构进行相关研究，并取得了许多成果。国参数的设定，从中自动计算符合设计要求的模型外从90年代初就开始对扑翼飞行机器人进行了研参数，并通过修改参数来达到模型优化的目的。究，随着技术的发展，如今扑翼飞行器成为了最行为建模技术的流程和具体步骤如下：首先为热门的研究领域之一。国内对扑翼飞行器研究利用Pro／ENGINEER软件建立所要分析的产品零部起步相对较晚，目前有许多高校和科研机构的专件

5、模型，根据优化设计要求定义其行为特征。然家和学者对扑翼飞行器进行相关研究并取得了很后，分析模型参数，插入分析特征并设计研究目多成果。如：陶晔等人对仿生扑翼飞行器扑翼驱标。系统会根据设计要求进行敏感度分析、可行动机构的设计进行了探讨口J，贾明等人对仿生扑翼机性／优化分析或多目标设计研究。最后，系统通过构的设计与运动学进行了分析口】，王大燕等人对含间自动计算找到一组适合目标要求的参数解，完成隙翅翼机构的动力学仿真进行了分析与研究J。而三维模型的优化。其流程图如图l所示。针对扑翼机构的优化设计方面，张亚

6、锋采用遗传算法对扑翼四连杆扑动机构的数学模型进行了优2扑翼机构的总体结构设计化j，董二宝等人对单曲柄双摇杆机构同步性能进目前扑翼机构主要采用平面机构的连杆机构行了优化，刘岚等人对仿生微扑翼飞行器的翅翼来实现。通过连杆机构的运动来实现扑翼机构的设计与优化进行了研究，彭松林等人对曲柄摇杆扑翼动作，常用的连杆机构有四杆五接头、五杆扑翼机构的联合仿真及优化设计进行了研。本七接头、六杆七接头、七杆九接头等机构形式J。文在前人研究的基础上，将Pro／ENGINEER的行为本设计综合考虑扑翼机构的功能要求，设计

7、的总建模功能引用到扑翼机构优化设计中，对扑翼机体结构如图2所示。构进行优化设计。收稿日期：2013-10-09基金项目：广西高校科学技术研究项目(2013YB226，2013YB231)作者简介：邓小林(1984一)，男，湖南永州人，讲师，硕士，研究方向为产品变型设计、产品数字化设计及结构优化设计。[132]第36卷第1期2014—01(上)骞、l訇化(1)。其中DC为最短杆并且为连架杆，所以初步设定的杆长尺寸符合曲柄摇杆机构存在条件，能满足设计要求。3．2扑翼机构三维模型建立及运动分析根据上述所

8、确定的扑翼机构的设计尺寸，采用Pro／ENGINEER软件构建其三维模型，建立的三维模型如图4所示。图1行为建模技术分析流程图图4扑翼机构三维模型左翼右翼利用Pro／NGINEER软件运动仿真模块对翅膀扑翼进行运动分析，分析其扑翼角度随时间变化，得到如图5所示的扑翼角随时间变化的曲线图。图2扑翼机构设计方案3扑翼机构的详细设计3．1扑翼机构的尺寸确定根据扑翼机构上下扑动情况，扑翼角度的幅度应以水平线为基准，当上下扑翼角为30。，总扑翼角为60。时，并且上下扑翼角度相差不大时，飞图5