仿鱼类摆动推进技术研究

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1、分类号：___________密级：___________UDC：___________编号：___________工学硕士学位论文仿鱼类摆动推进技术研究硕士研究生：季操指导教师：赵刚教授学科、专业：机械工程论文主审人：徐贺教授哈尔滨工程大学2018年01月分类号：___________密级：___________UDC：___________编号：___________工学硕士学位论文仿鱼类摆动推进技术研究硕士研究生：季操指导教师：赵刚教授学位级别：工学硕士学科、专业：机械工程所在单位：机电工程学院论文提交日期：2018年01月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈

2、尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchonBionicFishOscillatingPropulsionTechnologyCandidate:JiCaoSupervisor:Prof.ZhaoGangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringDateofSubmission:Jan，2018DateofOralExamination:March，2018Universit

3、y:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已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。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨

4、工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日仿鱼类摆动推进技术研究摘要鱼类在亿万年的演化中，已经进化成为拥有最适合水下游动的身体结构和最有效率的运动形

5、式，在生物学上的研究已经表明鱼类可以通过改变自身的刚度来提高游动性能，本文基于鱼类的以上特点研究一种多关节结构、仿肌肉驱动方式和具有变刚度功能的新型仿鱼类摆动推进技术。本文以鲟鱼为仿生对象，开展鱼类结构特征与运动特征的理论研究，得到了鲟鱼在运动时各个关节在同一周期内按一定时间序列运动的规律。基于鱼类生理构造和肌肉驱动原理，提出一种新型的多关节结构和仿肌肉驱动理论方法。根据鱼类在游动时的变刚度特性提出并验证了一种适用于多关节串联结构的通过气压改变刚度方案。建立了变刚度系统的数学模型，运用悬臂梁理论分析了气压载荷和固有频率的数学联系，并运用有限元方法仿真分析了气压与固有频率的关系

6、。进行了推进系统的运动学和动力学研究。建立推进系统水动力的数学模型，运用Lagrange方程建立推进系统的力学模型，采用ADAMS动力学仿真软件建立推进系统的虚拟样机，进行推进系统的动力学仿真，分析得到了推进系统的推进性能与尾部摆动频率的关系。研制了一种新型的仿鱼类摆动推进系统，该系统采用多关节结构，运用仿肌肉驱动方式，其骨骼结构为刚性体，内部变刚度系统为柔性体，采用改变气压控制刚度进而实现速度变化的调控方法。制造并组装完成了推进系统的实验样机。对仿鱼类摆尾推进系统样机进行实验研究。实验表明本文设计的仿鱼类摆动推进系统游动时尾部的摆动规律符合鱼类游动时的运动姿态，游动速度与推

7、进系统的驱动频率成线性关系，与仿真结论相同。并得到了推进系统的刚度对于系统的游动速度存在影响关系，增加推进系统的刚度，可以扩大推进系统游动速度的范围，对于不同的速度要求选取合适的系统刚度可以提高推进系统的效率。关键词：仿鱼类摆动推进；多关节结构；仿肌肉驱动；变刚度哈尔滨工程大学硕士学位论文仿鱼类摆动推进技术研究AbstractDuringbillionsofyears’evolution,fishhaveevolvedtohavethemostsuitablebodystructureandthemos