仿蜻蜓空间扑翼机构设计与分析

为了设计仿蜻蜓扑翼飞行器,对现有曲柄摇杆机构进行改进,提出了一种基于单曲柄轴的仿蜻蜓双翅翼空间扑翼机构。采用理论分析和数值仿真相结合的方法,研究了该扑翼机构的运动学特性。采用ADAMS对设计的仿蜻蜓扑翼机构进行仿真分析,结果表明所设计的扑翼机构可有效实现两侧运动完全对称,并且机构运动流畅平稳,机构扑动幅值达到了仿蜻蜓扑翼飞行器设计要求,且满足前后翼扑动角相位相差90°。     

两自由度扑翼飞行器气动性能研究

以所研制的两自由度扑翼飞行器为研究对象,将飞行器扑动角和扭转角变化曲线拟合后写入用户自定义功能(UDF)程序耦合到Fluent流体求解器中,分析扑翼运动时产生的平均升力系数、推力系数和能量系数,并将分析结果与单自由度扑翼飞行器进行对比。结果表明:两自由度扑翼的平均升力系数比单自由度扑翼提高了1.88倍,平均推力系数提高了1.75倍。同时,两自由度扑翼平均能量系数降低了27.5%,具有更好的举升效率和推进效率,说明所设计的两自由度扑翼飞行器能产生足够飞行的升力,比传统的单自由度扑翼飞行器具有更好的气动性能。     

多段式仿生扑翼飞行器动力学建模与气动特性分析

为了实现鸟类飞行过程中翅膀的折弯效果,以平面四杆机构为基础,设计一套能实现主动折弯并具有急回特性的扑动-折弯运动模型。采用ADAMS对其进行动力学仿真分析,结果显示该模型具有优良的动力学性能;采用ADAMS与XFlow联合仿真方法对其进行气动特性分析,结果显示该模型具有优良的气动特性;同时,得到翅膀的扑动速度对扑翼的气动特性起着至关重要作用的结论。     

两段式仿生扑翼机构设计及仿真分析

为模仿海鸥飞行,设计一种两段式仿生扑翼机构。建立单曲柄双摇杆扑动机构的简化模型,分析满足两侧摇杆偏差角最小时各杆长的经验公式。利用SolidWorks和ADAMS软件建立扑翼飞行器的动力学模型,分析内外翼的运动参数和飞行器整体的位姿变化。结果表明:在相同杆长条件下,曲柄中存在夹角的机构在减少左右摇杆相位差角方面更具优势;两段式仿生扑翼机构可实现翅翼慢频率扑动和展向折弯。仿真结果验证了机构设计的合理性,为扑翼飞行器后续的研究提供参考。     

仿生扑翼机构设计及仿真分析

提出一种新型仿生扑翼机构,用于模仿鹰翅翼的运动。通过UG实体建模和运动学仿真验证了该机构的可行性。通过ADAMS建立扑翼机构的虚拟样机,并进行了动力学仿真分析和优化设计,得到满足设计目标的最佳扑翼机构,分析结果为扑翼机构的实物快速制作及扑翼飞行器的研制提供参考。     

鸽形扑翼机构设计及翅翼周围流场分析北大核心

为研究扑翼飞行器运动机构扑动原理和翅翼周围流场变化规律,设计鸽形扑翼飞行器扑翼机构并分析翅翼周围流场。运用四杆机构图解法计算出符合扑翼运动要求的曲柄摇杆机构参数,并对相关参数进行优化。基于计算流体力学对扑翼飞行的流场进行数值模拟计算;利用Fluent软件分析得到翅翼周围流场速度云图、湍动能云图以及升力、推力特性曲线。结果表明:鸽形扑翼飞行会引起翅翼流场流动速度发生变化,进而导致空气流动状态由层流变为湍流,湍流动能为扑翼飞行提供气动力。     

仿鸟微扑翼飞行器姿态控制模型研究

设计了仿鸟微扑翼飞行器气动结构布局,采用RBF神经网络辨识获得机翼气动升力和阻力模型,研究了尾翼气动力矩模型,在此基础上建立仿鸟微扑翼飞行器姿态控制模型,并通过仿真研究验证了姿态控制模型的正确性.     

微扑翼飞行器的仿生结构研究

基于仿生学的微扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器,应用前景广泛.通过对鸟类生物学构造和飞行机理的分析,进行机翼和驱动机构的仿生学设计,提出了一种高效节能的驱动机构,并制作了翼展300mm微扑翼飞行器样机.试飞结果表明,该飞行器可进行姿态良好的飞行,可持续飞行10～20s,其结构具有一定的实用价值及应用前景,为微扑翼飞行器的进一步微型化打下基础.     

仿鸟扑翼飞行器的气动性能分析

为研究仿鸟飞行器的气动性能,设计了一款新型仿鸟扑翼飞行器,利用Fluent中线弹性实体光顺法来分析周围气体对机翼的气动性能的影响。机翼上下扑动时,同时参与俯仰运动,内翼与外翼间也存在弯曲运动,周围流场的速度与压力都在变化,同时机翼的升、阻力系数随流场也在变化。仿真得到了机翼运动时,在一定流速、频率、定攻角范围内,升阻比、升力及阻力分别随流速、频率、攻角的变化规律。     

扑翼滑翔水下机器人结构设计与CFD分析

文章针对海底管线必须定期进行检测这种情况,提出利用扑翼滑翔水下机器人对海底管线进行检测的方案,并对扑翼滑翔水下机器人的总体结构、动力装置和浮力调节装置等进行了结构设计。利用FLUENT软件,对水下机器人在滑翔状态时,仿生扑翼的几种不同俯仰角度和外形尺寸进行了数值分析;结果表明,当仿生扑翼的俯仰角为5°和增大仿生扑翼的展弦比和根梢比时,水下机器人具有较优的大升阻比流体动力性能。     

一种双翅翼空间扑翼机构设计分析及动力学研究

针对平面扑翼机构运动非对称性缺点,提出了一种仿蜻蜓的双翅翼空间曲柄摇杆机构,并进行了运动学分析及运动仿真,由于其本身的运动对称性可增强飞行稳定性,因此可作为仿昆虫等扑翼飞行器的扑翼机构。运用拉格朗日方程建立了动力学模型,由于系统速度周期性波动,会直接影响到驱动的效率和气动特性,为了更加准确地分析机构的动力学特性,利用ADAMS软件进行动力学仿真,在气动载荷和转动惯量作用下,曲柄不能保持匀速转动,运转速度有明显的波动,对飞行器的稳定性和效率产生了不利影响。     

RSSR空间机构的运动分析和优化设计

为了实现舵机4个舵翼同时偏转相同的角度,采用了RSSR空间连杆机构组合。利用解析法建立机构的运动分析模型,用MATLAB软件求解机构输入与输出的运动关系曲线。利用ADAMS软件对机构进行参数化建模及优化设计,通过计算敏感度,确定优化设计变量,结果表明:输入杆摆角为-11.842 7°~11.841 9°,峰值相差0.000 8°;各舵翼之间的摆角误差范围在-0.357 3°~0.477°,在误差范围±0.5°内,该机构的优化满足设计要求。     

基于人工约束模式切换的5R机械臂圆弧轨迹控制研究

为了控制5R机械臂跟踪圆弧轨迹或有效避开障碍物,及避免关节空间关节角的不连续,对笛卡尔空间的圆弧运动轨迹采用位置插补,基于两种人工约束模式把笛卡尔空间的位置值逆解到关节空间,利用最小二乘法从获得的所有逆解中选取关节角偏差平方和最小的解,并对末端轨迹和各关节的轨迹进行了仿真。结果表明:机械臂末端圆弧轨迹平滑,各关节角连续变化,运动平稳。     

考虑制造精度影响的再现轨迹机构健壮性设计

运用健壮设计理论,以连杆机构的几何参数为设计变量,以满足曲柄摇杆机构及传动角条件为约束,以再现轨迹精度最佳为目标函数,同时考虑连杆件制造精度和装配误差对轨迹精度的影响,采用具有正态分布参数的蒙特卡罗法采样和多目标遗传优化算法对四杆机构进行健壮性设计.结果表明,与传统的优化设计相比,该方法更符合实际情况,且当设计变量存在微小变化时,能有效保证平面四杆机构的运动轨迹精度.     

发动机曲轴高速电弧喷涂再制造工艺及热控制

曲轴作为发动机的重要部件,采用高速电弧喷涂技术对磨损失效曲轴进行再制造可以实现"变废为宝"的目的。曲轴的主轴颈和连杆轴颈的轴心不在同一直线上,采用简单的喷涂路径不能一次完成整个曲轴再制造。基于机器人的高速电弧喷涂再制造曲轴过程采用不同的喷涂路径对涂层沉积过程中的散热有很大关系,热量在轴颈表面的不同分布状态影响涂层产生残余应力的大小和状态,从而影响涂层的使用寿命与再制造工件的服役可靠性。本研究根据曲轴形状特征,创新性设计了"环形"及"Z"字形喷涂路径,对两种路径下曲轴涂层的温度场进行了分析。结果表明:采用"Z"字形喷涂路径,计算调整曲轴转动时各轴颈表面的空间姿态和位置,模拟喷枪空间运动轨迹,可完成一次性曲轴自动化修复。通过机器人夹持喷枪实现复杂运动轨迹的再制造工艺过程,能够提高工艺过程的精确性,大大提高了生产效率,是"环形"路径的4倍。无论在曲轴"R"角位置还是轴颈处,采用"Z"字形路径制备涂层其表面温度比用"环形"方式喷涂低30~50℃,有效解决了以前曲轴喷涂再制造过程中"R"角位置涂层易产生过热而导致应力集中的难题,改善了涂层的性能。     

基于MATLAB的摆辗机摆头圆和直线成形轨迹仿真与分析

具有双偏心套结构的摆辗机摆头可以实现多种运动轨迹,其中圆和直线运动轨迹应用较多。为了直观显示及分析运动轨迹的摆辗成形过程,根据摆头运动原理,建立摆头运动方程,应用MATLAB软件,针对摆辗机摆头圆和直线运动轨迹,叠加坯料向上送进油缸的运动,进行摆头三维运动轨迹的仿真模拟及规律分析。摆头在圆运动轨迹运动时,摆辗成形过程曲线为螺旋线,摆头摆角不为0且固定,摆辗成形过程是连续的局部成形。摆头在直线运动轨迹下,摆辗成形过程曲线为"之"字形曲线,摆角大小变化频繁,当运动曲线通过中心点时,摆头摆角为0,工件成形由局部变为整体成形,所需成形力增大。     

基于FLUENT的仿生扑翼机翅翼气动力分析

在仿生扑翼机的设计当中,仿生翅翼的气动力具有十分重要的意义。但由于与微型仿生扑翼飞行相关的低雷诺数空气动力学研究还处于初级阶段,对仿生翅翼气动力研究还没有成熟的理论和可借鉴的经验,因此,应用计算流体动力学软件Fluent求解N-S方程,分析扑动规律和周围气流环境对仿生扑翼机气动性能的影响。研究结果表明在对称扑翼机构驱动下仿生翅翼可以产生较大升力,升力和阻力随扑动频率和来流速度的增加而增加,但阻力增加幅度相对较小,这为仿生扑翼机的研制提供理论依据。     

滚切式双边剪机构动力学方程及仿真分析

对滚切式双边剪的剪切机构和剪切原理进行了介绍.为了获得准确的运动轨迹和剪切力,将滚切式双边剪结构简化为连杆机构,建立连杆机构的动力学方程.并以某钢铁公司的双边剪为例,运用ADAMS软件进行动力学仿真.对比理论公式和仿真结果,发现基本一致.这验证了动力学方程的正确性,能为剪切机的机构设计提供参考.     

考虑褶皱和三明治结构的蜻蜓翼自然频率及振型分析

为探究蜻蜓翼的优异结构进而对扑翼飞行器的设计提供技术借鉴，因此利用有限元法对蜻蜓翼二维模型、考虑褶皱和翅脉三明治结构的三维模型的自然频率及振型进行了分析。模态分析结果表明:褶皱结构可以显著提高蜻蜓翼的自然频率，翅脉的三明治结构会略微降低蜻蜓翼的抗弯、抗扭性能，考虑褶皱和三明治结构的蜻蜓翼一阶自然频率远大于蜻蜓的振翅频率，从而保证蜻蜓飞行不会发生共振现象。进一步分析了蜻蜓翼褶皱简化模型前三阶自然频率随起皱高度以及翅脉中蛋白质比例的变化曲线图，表明在一定范围内随起皱高度增大，模型各阶自然频率显著增加，但达到特定起皱高度后反而不利于模型的抗振性能。随着蛋白质层占比的增加，模型各阶频率呈递减的趋势，并以频率的下降快慢得到了蛋白质含量较佳的比例。本研究有助于解释蜻蜓翼的完美结构表现，并为扑翼设计提供借鉴。     

实现急回运动且传动性能最优的机构综合

给出了按行程速比系数设计连杆机构时,极位夹角与机构最小传动角及其对应的机构运动学尺寸的关系图,用该图可综合出满足急回运动要求且工作行程传动角最大的机构。