2012哈工大继续教育知识更新培训机械工程专业课程作业一

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1、2012哈工大继续教育知识更新培训机械工程专业课程作业一1、四足步行常见的步态有哪些？各有什么特点？其步行稳定性如何？答：常见步态分为动物爬行步态和小跑步态、波动步态、间歇小跑步态。1）动物爬行步态和小跑步态：乌龟的四足爬行步态、蜥蜴、马等的四足小跑步态、马的溜蹄跑步态、马的Canter（跑）、Galop（跳跑）步态。乌龟的四足爬行步态特点：乌龟通常仅一只脚为游脚，其余三只同时都着地。即一定在当前游脚着地后才能抬起另一只脚。稳定性：乌龟的四足爬行步态时，有三只脚同时落地，重心落在三只脚所形成的区域内，静态稳

2、定性很好。蜥蝎、马等的四足小跑步态特点：有两只脚同时为游脚，对角线上的两脚相对相位相同。稳定性：小跑步态时，步行时瞬间两脚着地，重心落在两脚连线的投影区域内，但不是一定保持其重心在该区域内。尽管不是静态稳定，但仍能稳定的持续步行。马的溜蹄跑步态特点：有两只脚同时为游脚，同侧的两只脚相对相位相同。稳定性：重心在两脚的连线面积之外，不是静态稳定，但可以持续的步行。2）波动步态：扩展的小跑步态爬行步态和小跑步态属于波动步态类型。波动步态是指一般左右对称2n只腿的步行，后脚着地时，前脚变成游脚。相对的左右脚相位差为

3、0.5。波动步态是指一般左右对称2n只腿的步行，在占空比一定的步态中，这种步态具有最大的纵向稳定裕度。3）间歇小跑步态以小跑步态为基准，取更大的占空比步态，各脚的相对位相与小跑步态完全相同，只有占空比变化的步态。间歇小跑步态以小跑步态为基准，步行时瞬间两脚着地，重心落在两脚连线的投影区域内，但不是一定保持其重心在该区域内。尽管不是静态稳定，但仍能稳定的持续步行。3、试分析蜥蜴比乌龟步行速度快的根本原因。答：乌龟是爬行步态，爬行步态的占空比为0.75，蜥蜴是小跑步态，小跑步态的占空比是0.5。设一个周期为T、

4、占空比为β、躯体相对地面行进速度为V、从躯体上看相对的游脚平均速度为U，则：游脚时间为（1-β）T、游脚摆动的步幅λ为（1-β）T（U+V）。因一个周期内躯体移动量等于一步的步幅，所以有：λ=TV。因此步行速度为：。由上式可知：β=0.75的爬行步态V=0.33U，β=0.5的小跑步态V=U，速度快了3倍。因此占空比小的步态更适合于快速步行。而且当占空比小于0.75时支撑脚相对与躯干的速度要比游脚速度大，步行速度取决于支撑脚以多快的速度向后蹬腿。5、蜻蜓的翼翅结构的特点及仿生蜻蜓翼翅研究小型飞行器的意义何在

5、？答：蜻蜓翼翅是薄的、具有锯齿状断面，这样的翼具有较高的升阻比，刚度高。像锯齿形的能够折曲、一侧被固定的板作翼，其特点是：当力作用在翼上时产生的弯曲变形、扭转变形要比弯折时的变形要小。即，由于翼的断面形状像锯齿一样，板的刚度因此而得到提高。使弯曲变形变小的是弯曲刚度增加：使扭转变形变小的是弯扭刚度增加。前者增加不依赖于板的厚度，而后者的增加则限于薄板的情况下。根据生物翼空气推进力生产的机制，我们可以得知飞翔生物的神经系统（控制系统）、感知器（监控系统）、筋肉（动力源）在工学领域是具有相当大研究魅力的课题，并

6、不断的取得进展。只有完全弄清楚生物飞行的各个方面机理，才能制作出不亚于生物的机器。7、蜻蜓翅膀断面形状与通常飞机的翼翅断面形状有何不同？答：蜻蜓翼翅是薄的、具有锯齿状断面，飞机的断面的流线型的。作用在飞机翼上的垂直方向的升力和呈水平方向的阻力取决于翼的形状和雷诺数。大型飞机的翼翅的情况下，雷诺数超过106。具有如此高雷诺数高性能的翼的断面是呈流线型的。体长较小的飞行体的雷诺数为104。但是，低雷诺数、比高雷诺数飞行体更薄的翼具有高的升阻比。而锯齿状的断面升阻比不会降低很多，为了提高翼的性能，一旦降低翼厚比则

7、翼的刚度下降，非流线型的锯齿断面形状补偿了刚度的下降。