基于直线型内摆线的两关节尾摆推进系统的设计及运动仿真.pdf

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1、第52卷第15期机械工程学报Vol.52No.152016年8月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGAug.2016DOI：10.3901/JME.2016.15.021基于直线型内摆线的两关节尾摆推进系统的*设计及运动仿真王淑妍王新国朱君朱永梅朱慧云丁进(江苏科技大学机械工程学院镇江212003)摘要：以电动机、液压马达等常见驱动和机械传动组合的大功率尾摆仿生推进，是未来水下自动航行器最具应用潜力的推进模式。提出一种基于直线型内摆线的尾摆推进系统，该系统具有相位差可调、运动无急回，可实现减速和运动转换集成。

2、在关节点对推进性能分析及尾摆尾部运动数学模型的基础上，建立尾摆推进系统的黑箱；以尾摆推进参数、关节、参数间关系等运动参数为设计条件，完成了直线型内摆线两关节尾摆推进系统的工作原理设计和结构设计；运动仿真结果表明，直线型尾摆推进机构实现了可调相位差的简谐运动合成，并与鲤鱼尾部运动样本进行比对，验证了装置的可行性。关键词：直线型内摆线；尾摆摆进；相位差可调；结构设计；运动仿真中图分类号：TH1112DesignandMovementSimulationofTwo-jointTail-swingPropulsiveSystemBasedo

3、nLinearHypocycloidWANGShuyanWANGXinguoZHUJunZHUYongmeiZHUHuiyunDINGJin(JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang212003)Abstract：Thepropulsivemodeofhigh-powertail-swingbionicpropulsioncombinedofcommondrive(suchasmotors,hydraulicmotors)andmechanicaltransmissionis

4、themostpotentialpropulsivemodeinthefieldofunderwaterautomaticcraftinthefuture.Akindoftail-swingpropulsivesystembasedonthelinearhypocycloidisproposed.Thesystemhasadvantagesofphasedifferenceadjustable,noquickreturnmotion,abletoachievetheintegrationofspeedreducingandmotio

5、nconversion.Onthebasisofpropulsionperformanceanalysisonthenumberofjointpointsandtailmovementmathematicalmodel,ablackboxontail-swingpropulsivesystemisbuild.Basedondesignconditionsofmotionparameters(suchastailswingpropulsiveparameters,joints,relationsbetweenparameters,et

6、c),workingprincipleandstructuredesignoftwo-jointtail-swingpropulsivesystembasedonthelinearhypocycloidiscompleted.Kinematicsimulationresultsshowthatthelineartail-swingpropulsivemechanismcouldachievethesynthesisofsimpleharmonicmotionwithadjustablephase.Thefeasibilityofth

7、edeviceisverifiedthroughcomparingwiththesampleofcarp’stailmovement.Keywords：linearhypocycloid；tail-swingpropulsion；adjustablephase；structuredesign；kinematicsimulation装置的最终设计目标，在复杂海洋环境下的海洋观*0前言测、军事监视、水下作业和水下救生等领域具有重大应用前景。以常见的驱动元件(如电动机、液压马鱼类作为自然界进化的产物，其出色的游动能达等)和机械传动装置组合

8、实现尾摆推进是适合大力日益受到国内外学者的关注，其高超的游泳能力功率推进的潜在仿生机构模式，是未来水下自动航[1]是螺旋桨推进的船舶难以比拟的。鰺科采用的尾摆行器动力装置最具应用潜力的推进模式。推进，被认为是效率最高、速度最快的推进模