仿生扑翼飞行器柔性翅翼及驱动机构的研究

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1、屮m分类号：TP242嗲校代码:10856M010312112学号:硕士学位论文Master’sThesis仿生扑翼飞行器柔性翅翼及论文题目驱动机构的研究机械设计及理论专业徐杨作者姓名金晓怡指导教师2014$12完成日期月中图分类号：TP242学校代码：10856学号：M010312112上海工程技术大学硕士学位论文仿生扑翼飞行器柔性翅翼及驱动机构的研究作者姓名：徐杨指导教师：金晓怡专业：机械设计及理论学院：机械工程学院申请学位：工学硕士完成时间：2014年12月评阅人：答辩委员会上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递

2、交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年1月汶曰上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库

3、进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密y(请在以上方框内打“V”）学位论文作者签名:指导教师签名:’i也产曰期：7^6年?月g曰日期：7^年]月/日UniversityCode：10856StudentID:M010312112RESARCHONTHEFLEXIBLEWINGSFLAPPINGWINGAIRCRAFTANDDRIVEMECHANISMCandidate：XuYangSupervisor：JinXiaoyiMajor：Mechanical

4、DesignandTheoryCollegeofMechanicalEngineeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaDecember,2014仿生扑翼飞行器柔性翅翼及驱动机构的研究摘要与传统的固定翼飞行器和旋翼飞行器相比，仿生扑翼飞行器的主要特点是翅翼在扑动时能同时产生升力和推力，与此同时还具有效率高、机动性能好、噪音小、不需要专门起飞着陆场地等多个特点。因此，研究人员设计并开发仿生扑翼飞行器有着非常重要的科学意义，而且拥有广泛的应用前景，各国的研

5、究人员对这一领域的发展都十分关注。通过检索相关文献汇总国内外对昆虫和鸟类飞行机理的研究进展，从鸟翼和昆虫翼的构造出发，分别分析它们的飞行机理，特别是昆虫飞行中产生高升力的几种机制研究现状与进展，通过对比分析昆虫和鸟类扑翼飞行之间的差异，提出了本文是将仿生扑翼飞行器柔性翅翼及驱动机构的研究，集中在模仿昆虫的扑翼飞行理论的基础上来进行。通过对比目前几种驱动机构的优缺点，采用Solidworks的建模技术，选择由直流电机驱动的曲柄摇杆机构作为本文研究扑翼飞行器的驱动机构，选择并计算出与电机相匹配的二级圆柱齿轮减速器的参数。将在Solidw

6、orks中建立的驱动机构模型导入Adams中，利用Adams的运动学仿真模块针对所设计的不同方案进行运动学仿真，并对仿真结果进行分析，以期获得最优的参数方案。学习CFD计算流体力学软件中Fluent的使用，并且运用用户自定义功能（UDF），通过C语言编程对该软件的使用进行了二次开发。本文通过采用Spalart-Allmaras模型，同时增强壁面函数中的要求，利用ICEMCFD中Exponentioal2划分规则对翅翼模型的外壁面做了特殊处理，获取到昆虫翅翼在流场运动时的二维网格。采用Fluent计算方法模拟出翅翼周围的流场，得到翅翼

7、扑动过程中的升阻力特性。通过比较单自由度的刚性翅翼与柔性翅翼之间的升阻力特性的特点，得出在具有相同的初始和运动条件下，与刚性翅翼相比，柔性翅翼的升力在即使有所下降的情况下，水平方向的力则由阻力变成了推力，提高的翅翼扑动过程中的效率这一结论。关键词：扑翼飞行，飞行机理，驱动机构，柔性翅翼，运动学仿真IRESARCHONTHEFLEXIBLEWINGSFLAPPINGWINGAIRCRAFTANDDRIVEMECHANISMABSTRACTComparedwiththetraditionalfixed-wingaircraftandro

8、torcraft,themainfeaturesofbionicflapping-wingaircraftisintheflutterofwingstogenerateliftandthrustsimultaneously,while