扑翼机飞行器传动机构动力学分析
微型扑翼飞行器动力学模型参数的灵敏度分析
收稿日期：２０１９－０３－２６；修回日期：２０１９－０４－０２ 基金项目：国家自然科学基金项目“切换非完整约束机械系统的动力学与控制”（５１７７５００２）；北京市自然科学基金项目 “超冗余自由度柔顺操作机器人的机构控制一体化设计方法研究”（Ｌ１７２００１） 作者简介：毕富国（１９９４—），男，硕士研究生，主要从事动力学与控制研究，Ｅｍａｉｌ：１５７６４３３８９２２＠１６３．ｃｏｍ。 通讯作者：何广平（１９７２—），男，博士，教授，主要从事机器人学、动力学系统与控制研究，Ｅｍａｉｌ：ｈｅｇｐ５５＠１２６．ｃｏｍ。
Ｃｉｔａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔ：ＢＩＦｕｇｕｏ，ＨＥＧｕａｎｇｐｉｎｇ．ＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＤｙｎａｍｉｃＭｏｄｅｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＦｌａｐｐｉｎｇＷｉｎｇＭｉｃｒｏＡｉｒ
Ｖｅｈｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｒｄｎａｎｃｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１９，４０（８）：９４－９９．
中图分类号：ＴＪ８６；Ｖ２１１
文献标识码：Ａ
文章编号：２０９６－２３０４（２０１９）０８－００９４－０６
ＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＤｙｎａｍｉｃＭｏｄｅｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆ ＦｌａｐｐｉｎｇＷｉｎｇＭｉｃｒｏＡｉｒＶｅｈｉｃｌｅｓ
ＢＩＦｕｇｕｏ，ＨＥＧｕａｎｇｐｉｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１４４，Ｃｈｉｎａ）
第 ４０卷 第 ８期
兵器装备工程学报
２０１９年 ８月
【装备理论与装备技术】
ｄｏｉ：１０．１１８０９／ｂｑｚｂｇｃｘｂ２０１９．０８．０２０
飞行器结构动力学性能分析及其优化研究
飞行器结构动力学性能分析及其优化研究随着技术的不断进步和工业的不断发展，人们对飞行器的需求越来越大，而飞行器的质量和性能是制约其发展的两个最重要的因素。
因此，对飞行器的结构动力学性能进行分析和优化是非常重要的。
本文将探讨飞行器结构动力学性能分析及其优化研究。
一、飞行器结构动力学性能分析1. 飞行器的结构飞行器的结构是指其各个组成部分之间的相互作用关系。
它包括主翼、机身、发动机、起落架等部件，这些部件在整个飞行器中扮演不同的角色，共同完成飞行任务。
2. 飞行器的动力学性能飞行器的动力学性能是指其在飞行过程中，受力后的动态响应能力。
这包括对振动的响应强度、舵面的控制性能、飞行器的稳定性和操控性等。
这些性能对飞行器的性能和安全性都是至关重要的。
3. 飞行器结构动力学性能分析的方法飞行器的结构动力学性能分析主要采用数学建模和数值分析的方法。
其中，数学建模是指将飞行器的结构和动力学性能用数学语言来描述，包括弹性振动方程、控制方程等。
而数值分析是指利用计算机将模型进行离散化求解，得到飞行器的结构和动力学性能的计算结果。
二、飞行器结构动力学性能优化研究1. 优化算法飞行器的结构动力学性能优化是指利用优化算法对飞行器的结构和动力学性能进行优化。
目前，常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等。
2. 优化目标优化目标包括降低飞行器的重量、提高其刚度和强度、减小振动等方面。
这些优化目标都是为了提高飞行器的性能和安全性。
3. 优化结果飞行器的结构动力学性能优化结果包括改变飞行器的结构形态、设计新型材料以及加强结构等。
优化结果对于提高飞行器的性能和安全性有着重要的作用。
三、结论和展望结构动力学性能分析和优化是飞行器发展的重要方向。
未来，随着计算机技术和数值分析方法的不断进步，飞行器结构动力学性能分析和优化将会更加深入和精细化。
同时，也需要开发新型材料和优化算法，以更好地满足飞行器的需求。
扑翼飞行器的动力特性分析
扑翼飞行器的动力特性分析发布时间：2021-04-12T10:17:47.717Z 来源：《文化研究》2021年4月下作者：段佳俊欧菀琦侯嘉朔[导读] 扑翼飞行器是一种模仿动物飞行的新型飞行器，其具有仿生性且飞行声音小、隐蔽性好、飞行效率高、噪声小、机动性能好等特点，因此无人机发展的一个重要方向便是仿生扑翼飞行器。
在现代的仿生扑翼飞行器的设计和制作当中,动力学性能和气动力学性能是影响其飞行性能的重要指标。
四川成都西华大学航空航天学院段佳俊欧菀琦侯嘉朔 610039摘要：扑翼飞行器是一种模仿动物飞行的新型飞行器，其具有仿生性且飞行声音小、隐蔽性好、飞行效率高、噪声小、机动性能好等特点，因此无人机发展的一个重要方向便是仿生扑翼飞行器。
在现代的仿生扑翼飞行器的设计和制作当中,动力学性能和气动力学性能是影响其飞行性能的重要指标。
通过ADAMS运动学仿真分析可以有效针对扑翼飞行器的动力特性问题，结果显示该模型具有良好的动力学性能。
关键词：扑翼飞行器主动折弯动力学分析飞行控制地面站引言：研究人员对仿生扑翼飞行器通过不断的研究、设计和制造出各种结构形式的扑翼飞行器，并逐渐实现该飞行器的飞行模式。
目前，国内外研制的仿生扑翼飞机大多是以空间曲柄摇杆机构为驱动机构的单级扑翼飞机。
与飞机飞行和旋翼飞行器的飞行模式不同，扑翼最早的成果主要是模拟昆虫飞行的飞行器,其特征是单级扑翼飞行,比较著名的成果有佐治亚大学研制的昆虫翼飞行器以及加利福尼亚州理工大学的仿蝙蝠式飞行器。
为了解决传统的单级的缺点扑翼飞机气动特性较差,本文模仿海鸥的飞行特性,设计了一套多级仿生扑翼驱动机构与活跃的弯曲,通过改变翅膀的翼面形状来增加升力,依靠翅膀的主动变形来减小空气的阻力。
1.多段式仿生扑翼飞行器模型建立通过观察海鸥的飞行规律，可以发现翅膀在一个拍动周期内表现出周期性运动规律。
当拍动时，翅膀被拉直，使翅膀的受力区域尽可能大。
在最低点时，外翅开始内收折叠，在升力阶段，翅膀不断折叠以减小升力阻力。
扑翼机器鸟的工作原理分析
扑翼机器鸟的工作原理分析
扑翼机器鸟是一种仿生机器人，其工作原理基于鸟类的飞行方式。
其主要原理包括空气动力学和机械动力学。
1. 空气动力学原理：
扑翼机器鸟利用空气动力学来产生升力和推力。
当机器鸟的翅膀向下扑动时，翼面形成了一个弯曲的形状。
这个曲线形状使得上翼面的气流速度增加，气压降低，而下翼面的气流速度减小，气压增加。
由于气压差异，产生了一个向上的升力，使机器鸟能够提升在空中飞行。
2. 机械动力学原理：
扑翼机器鸟由电机驱动翅膀实现扑动。
电机通过复杂的连杆机构将旋转运动转化为翅膀的上下运动。
机器鸟的翅膀采用类似鸟类翅膀的结构，具有灵活的翼爪和关节，在扑动过程中能够产生流线型的翼面形状来提高升力效果。
同时，机器鸟的尾部也具备可调节的舵板，通过调整尾部的位置和角度，能够使机器鸟更好地控制姿态和方向。
3. 控制系统：
扑翼机器鸟还包括一个复杂的控制系统，用于控制机器鸟的飞行。
该系统主要包括传感器、处理器和执行器。
传感器可以感知机器鸟的状态、环境和飞行参数，例如姿态、速度和气流等。
处理器通过对传感器数据的处理和算法运算，决策如何调整翅膀的扑动方式、调整尾部位置和角度等，以实现稳定的飞行。
执行器控制着翅膀和尾部的运动，根据控制指令实现相应的运动。
综上所述，扑翼机器鸟的工作原理基于空气动力学和机械动力学原理，通过复杂的控制系统实现对飞行状态的调节和控制。
《小型扑翼飞行器的结构设计及仿真分析》
《小型扑翼飞行器的结构设计及仿真分析》一、引言随着科技的不断发展，扑翼飞行器因其高效、灵活的飞行特点，在军事侦察、环境监测、生物仿生学等领域中受到了广泛的关注。
本文旨在探讨小型扑翼飞行器的结构设计及其仿真分析，为扑翼飞行器的设计与研发提供理论依据。
二、小型扑翼飞行器的结构设计（一）基本框架设计小型扑翼飞行器的结构主要由以下几个部分组成：框架、动力系统、驱动系统、飞行控制系统和扑翼机构。
其中，框架是整个飞行器的基础，负责支撑和固定其他部件。
（二）扑翼机构设计扑翼机构是扑翼飞行器的核心部分，其设计直接影响到飞行器的飞行性能。
扑翼机构主要包括翼片、连杆、驱动装置等。
翼片的设计要考虑到空气动力学特性，以提高飞行器的升力和稳定性。
连杆和驱动装置的设计要保证翼片的运动轨迹和速度，以实现高效的能量转换。
（三）动力系统与驱动系统设计动力系统通常采用电动或燃油发动机，为飞行器提供动力。
驱动系统则负责控制扑翼机构的运动，通常采用舵机或电机等。
在设计中，要考虑到动力系统的功率、重量、体积等因素，以及驱动系统的控制精度和可靠性。
（四）飞行控制系统设计飞行控制系统是扑翼飞行器的重要组成部分，负责控制飞行器的姿态和轨迹。
通常采用微处理器和传感器等设备实现控制。
在设计中，要考虑到控制系统的稳定性、响应速度和抗干扰能力等因素。
三、仿真分析（一）仿真模型的建立利用计算机仿真软件，建立小型扑翼飞行器的三维模型。
模型要尽可能地反映真实情况，包括各部件的尺寸、重量、材料等参数。
（二）仿真实验过程在仿真软件中，对模型进行动力学分析和运动学分析。
通过改变模型的参数，如翼片形状、连杆长度、驱动速度等，观察飞行器的飞行性能变化。
同时，还可以通过仿真实验分析飞行控制系统的控制效果和稳定性。
（三）仿真结果分析根据仿真实验的结果，分析各参数对飞行器性能的影响。
通过对比不同设计方案的仿真结果，选择最优的设计方案。
同时，还要对飞行控制系统的控制效果和稳定性进行分析，以提高飞行器的整体性能。
扑翼机的空气动力学
扑翼机的空气动力学扑翼机是一种通过模仿鸟类的飞行方式来实现飞行的机器人，它的飞行原理与传统的固定翼飞机和直升机不同，其空气动力学理论也有所不同。
首先需要了解的是扑翼机的飞行方式，它通过将翅膀向上和向下运动来产生升力和推力，从而实现飞行。
与传统的固定翼飞机不同，扑翼机的翅膀是柔性的，可以自由地变形，在飞行过程中实现动态适应。
扑翼机的空气动力学主要涉及到两个方面：翅膀的受力和气流的流动。
翅膀的受力扑翼机翅膀的受力主要包括升力和阻力两个方向。
升力是指扑翼机翅膀向上运动时产生的垂直向上的力，与扑翼机整体的重量相平衡，从而实现飞行。
阻力则是指扑翼机翅膀运动时所受到的空气阻力。
扑翼机的翅膀有一定的变形，这种变形会影响翅膀的受力。
在翅膀上方产生的气流会形成涡旋，这种涡旋也会对翅膀的受力产生影响。
因此，在设计扑翼机翅膀时需要考虑翅膀的柔性和变形特性，同时还需要考虑扑翼机在不同速度下的受力情况。
气流的流动扑翼机的气流流动主要分为两个方向：顺向流和横向流。
顺向流指的是相对于扑翼机飞行方向的气流流动，横向流则是指垂直于扑翼机飞行方向的气流流动。
在扑翼机飞行时，翅膀的运动会产生气流流动，这种气流流动对扑翼机的飞行具有非常重要的影响。
顺向流的流速和流向会影响扑翼机翅膀上下运动时受到的空气压力，从而影响升力和阻力。
而横向流的流速和流向则会影响扑翼机的稳定性和操控性。
因此，扑翼机的设计需要考虑翅膀的运动和气流的流动，把握好翅膀的柔性变形和气流流动的协调，才能保证扑翼机的飞行稳定性和操控性。
总结扑翼机的空气动力学是一个十分复杂的学科，涉及到翅膀的受力和气流的流动。
设计一种成功的扑翼机需要考虑许多因素，包括翅膀的柔性变形、气流流动的协调、飞行速度和操纵性等等。
未来随着技术的不断发展，扑翼机的空气动力学理论将会得到更深入地挖掘和应用，为更高效、更稳定、更灵活的扑翼机飞行提供理论基础。
飞行器结构动力学分析与设计优化
飞行器结构动力学分析与设计优化第一章：引言飞行器是一种重要的交通工具，具有较高的运载能力和飞行速度，广泛应用于军事、民航、航天等领域。
飞行器的结构动力学分析与设计优化是确保飞行器飞行安全和性能提升的重要环节。
本章将对飞行器结构动力学分析与设计优化的研究背景及意义进行介绍。
第二章：飞行器结构动力学分析2.1 飞行器结构分析方法根据飞行器的用途、结构类型和工作环境等不同特点，采用不同的结构分析方法。
常用的结构分析方法有杆件法、板壳有限元法和细致有限元法等。
介绍每种方法的原理和适用范围，并分析各种方法的优缺点。
2.2 飞行器结构动力学飞行器在飞行过程中会受到外界气流、风载荷等因素的作用，产生结构振动和动力响应。
飞行器结构动力学的研究内容包括振动模态分析、振动响应分析和疲劳强度分析等。
介绍飞行器结构动力学的基本原理和方法，并综述相关研究成果。
第三章：飞行器结构设计优化3.1 飞行器结构设计原则飞行器结构设计的目标是保证飞行器在各种工况下具有良好的刚度、强度和稳定性。
介绍飞行器结构设计的原则和要求，包括重量最小、刚度最大和强度最佳等。
3.2 飞行器结构设计方法根据飞行器的结构特点和设计要求，引入现代设计方法进行结构设计优化。
介绍常见的设计优化方法，如静力优化、模态优化和拓扑优化等，并探讨其在飞行器结构设计中的应用。
第四章：飞行器结构动力学分析与设计优化应用实例通过案例分析，具体介绍飞行器结构动力学分析与设计优化在实际工程中的应用。
选取不同类型飞行器的典型问题，分别进行结构动力学分析和设计优化，并探讨优化结果对飞机性能的影响。
第五章：结论与展望总结飞行器结构动力学分析与设计优化的研究内容和方法，评估当前的研究进展和存在的问题，并提出进一步研究的方向和展望。
强调飞行器结构动力学分析与设计优化在未来发展中的重要性和挑战。
参考文献列出本文中所引用的相关文献。
注：本文旨在介绍飞行器结构动力学分析与设计优化的研究内容和方法，既包括理论基础又包括实际应用。
微型扑翼飞行器传动机构的研究
微型扑翼飞行器传动机构的研究作者：高杰来源：《中国新技术新产品》2016年第02期摘要：本文通过对双曲柄机构、曲柄滑块机构、二段式传动机构的优缺点的比较，对微型扑翼飞行器的研究起到推动作用，要做到轻巧、紧凑、效率高，所以传动系统的优化和发展一直是当今微型扑翼飞行器的热点课题。
关键词：微型扑翼飞行器；传动机构；特点；进程；展望中图分类号：V211 文献标识码：A1 微型扑翼飞行器传动机构的特点仿生学研究表明，动物飞行能力和技巧的多样性多半来源于它们翅膀的多样性和微妙复杂的翅膀运动模式。
要想做到像鸟类的复杂运动模式，或者象昆虫类高频振翅扑动，都是相当困难的，扑翼飞行的特点就是利用动力的旋转运动转化成扑翼的上下扑动，产生升力和推力，由于微型扑翼飞行器将悬停、转向和推进性能的来源都集中到扑翼传动机构上，因此就要有高效、节能的传动系统与之相适应。
微型扑翼飞行器传动机构通常包括：机架、动力输入、连杆件、转轴、左右扑翼杆五部分。
机架为飞行器支撑机构，动力输入指动力源即电机，连杆件除机架及扑翼杆之外的杆件。
动力源输入动力，旋转运动，通过曲柄连杆机构，变成扑翼杆上下扑动的往复直线运动。
整体结构要求紧凑、轻巧、节能并能高效地实现象鸟类翅膀的多样复合运动。
动物翅膀复杂的多样运动决定了它们具有较高的升力机制，并能灵活地控制飞行姿态，如果要靠单纯的机械结构实现这些功能，是相当困难的。
目前我们能做到的单纯地模仿鸟类上下扑动，主要分为两类，一类是仅仅产生上、下扑动的机构，即平面扑翼驱动机构，翅膀的扭转的力学性能靠扇面的柔性去解决；另一类是能像动物翅膀在扑动时，产生扭转、折叠动作以减小阻力和应用非定常机理的机构，即空间扑翼机构。
由于高频扑动的空间扑翼机构的实现具有很大的难度，至今只有Dickinson就空间扑翼模型及其动力特性作了详细研究。
本文将就平面扑翼驱动机构的设计进行探讨。
2 微型扑翼飞行器传动机构的进程纵观扑翼飞行器的发展，微型扑翼飞行器传动机构主要有双曲柄传动、曲柄滑块机构。
小型仿生扑翼飞行机器人动力学优化设计研究
小型仿生扑翼飞行机器人动力学优化设计研究摘要：随着科技的不断发展，仿生学在机器人领域中的应用逐渐得到了广泛关注。
本文研究了一种小型仿生扑翼飞行机器人的动力学优化设计方法。
首先，通过对鸟类飞行的观察和分析，建立了仿生扑翼飞行机器人的运动学模型。
然后，根据该模型，利用优化算法对机器人的关键参数进行调整，以实现更加稳定和高效的飞行动作。
最后，通过实验验证了所提出的设计方法的有效性。
关键词：仿生学；扑翼飞行；动力学优化；机器人1. 引言扑翼飞行机器人是一种能够模拟鸟类等动物扑翼飞行动作的机器人。
相比于固定翼飞行器，扑翼飞行机器人具有更好的机动性和适应性，可以在狭小的空间中进行飞行和悬停。
因此，研究小型仿生扑翼飞行机器人的动力学优化设计具有重要的理论和实际意义。
2. 方法2.1 仿生学原理仿生学是通过模仿自然界的生物系统，从中汲取灵感和设计原则，来解决工程和科学问题的一门学科。
在本研究中，我们以鸟类的扑翼飞行为基础，将其运动学特征应用于机器人的设计。
2.2 运动学模型建立根据鸟类扑翼飞行的运动规律，我们建立了小型仿生扑翼飞行机器人的运动学模型。
该模型包括机器人的位置、速度和加速度等关键参数，并考虑了机器人与环境之间的相互作用。
2.3 动力学优化设计为了实现机器人的稳定和高效飞行，我们利用优化算法对机器人的关键参数进行调整。
通过改变机器人的翼展、翼面积、翼型等参数，使得机器人在飞行过程中能够更好地适应不同的环境和任务需求。
3. 实验结果与讨论我们通过实验验证了所提出的动力学优化设计方法的有效性。
实验结果表明，通过优化设计的机器人在飞行过程中表现出更好的稳定性和机动性，能够更好地应对复杂的环境和任务需求。
4. 结论本研究通过对小型仿生扑翼飞行机器人的动力学优化设计，实现了机器人的稳定和高效飞行。
该研究为小型仿生扑翼飞行机器人的设计和应用提供了重要的理论基础和技术支持。
飞行器结构动力学分析及其优化设计
飞行器结构动力学分析及其优化设计一、引言随着人类科技的进步和航空运输业的发展，飞行器作为重要的交通工具之一，受到了越来越多的关注。
飞行器的性能和安全关系到人们的生命财产安全，而结构动力学问题是影响飞机安全性能的主要因素之一。
因此，对飞行器结构动力学进行分析和优化设计对于提高飞行器性能和安全至关重要。
二、飞行器结构动力学分析飞行器结构动力学分析是指在一定条件下，对飞行器结构的运动变形、应力应变等动力学过程进行分析的过程。
结构动力学分析主要包括有限元分析、冲击响应分析、疲劳寿命分析和损伤容限分析等。
1. 有限元分析有限元分析是基于连续体力学理论的一种数值计算方法。
将结构按一定网格剖分成有限个小单元，将每个小单元看作一个简单的有限元素，结合建立在元素上的力学方程组，通过计算机程序解出各单元在初始条件下的运动状态，从而推算出整体结构的运动状态。
有限元分析可以有效地研究结构受力、受损、断裂的情况，为结构的设计提供科学依据。
2. 冲击响应分析冲击响应分析是指研究结构在外力作用下的变形、损伤和断裂情况。
根据冲击作用方式和强度的不同，分别选择不同的测量和分析方法。
通过冲击响应分析，可以将飞行器的结构强度和耐久性等性能得到提高。
3. 疲劳寿命分析疲劳寿命分析是指通过疲劳试验和计算来确定结构在一定载荷和工况下所能承受的循环应力次数和疲劳寿命。
通过对机构疲劳寿命的分析，可以减少机构的疲劳失效，从而提高飞行器的安全性能。
4. 损伤容限分析损伤容限分析是指通过测定机构受到一定程度的损伤后，还能够正常工作的时间，从而确定机构的损伤容限。
通过对机构损伤容限分析，可以预测机构的损伤成因和损伤规律，从而为优化设计提供科学依据。
三、优化设计针对飞行器结构动力学分析中所发现的问题，如强度不足、结构稳定性差、动态响应差等，需要进行优化设计，提高飞行器的性能和安全性。
1. 结构强度优化飞行器的强度是保证其安全的重要条件之一。
对于出现强度不足的部件，可以通过结构形状重新设计、材料替换、加强加固等方式来提高其承载能力和抗疲劳性。
飞行器的动力学与控制分析
飞行器的动力学与控制分析随着科技的不断发展和进步，飞行器已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
在现代化的军用和民用交通领域，飞行器已经成为了必备的交通工具。
掌握飞行器的动力学与控制分析，可以更好地了解飞行器的运动规律，掌握其稳定性和可控性，并且能够更好地理解飞行器所运用的各种技术。
一、飞行器的动力学飞行器的运动可以分为三个方向：平面运动、垂直运动和自旋。
平面运动是指飞行器在平面内进行的运动，主要包括飞行器的升降、俯仰和滚转三个方向。
垂直运动是指飞行器在三维空间中进行的上升和下降、盘旋和飞行的运动。
自旋是指飞行器绕其自身中心轴线旋转的运动。
在这三个方向中，最复杂的是垂直运动。
因为这种运动不仅需要考虑重力的影响，还需要考虑空气阻力和方向稳定性等因素。
所以，在掌握飞行器的运动规律时，我们需要对各个运动方向下的动力学进行更深入地了解和掌握。
二、飞行器的控制分析飞行器的控制分析是指对飞行器进行控制的方法和技术进行分析研究。
对于现代飞行器而言，控制系统可以分为两类：自动控制系统和手动控制系统。
自动控制系统是指在机载电脑的控制下，飞行器可以自主进行一系列的操作和控制，具有稳定性和准确性的特点。
例如，自动驾驶系统可以在飞行过程中根据预设航路的要求自动地控制飞行器的运动和方向。
而手动控制系统则是由飞行员通过手动操作控制飞行器，更具有操作性和灵活性的特点。
对于飞行器的控制分析，关键的方法是设计和实现控制算法和控制策略。
掌握好这些技术，可以使飞行器更好的进行运动和变化。
三、飞行器的稳定性分析飞行器的稳定性是指在不受外界干扰的情况下，飞行器系统自身能够保持所需状态的性质。
对于飞行器而言，稳定性是其最为基本的特性之一。
在稳定性分析中，人们主要关注的是飞行器的回转半径和飞行速度的变化，以及在不同飞行条件下的姿态调节。
四、飞行器机载控制系统的主要构成飞行器的控制系统主要由一些传感器、执行机构和控制器几部分构成。
传感器通常用于检测飞行器的姿态、速度、高度和其它各种参数，而执行机构则用于控制飞行器在空中进行各种姿态调节和变化。
扑翼飞行器的运动学仿真及气动力分析
扑翼飞行器的运动学仿真及气动力分析摘要:在研制的仿生扑翼飞行器的基础上,建立了该飞行器的数学模型,并用MATLAB对简化了的机构进行了运动仿真,模拟出翅翼一个周期内的运动轨迹,同时也计算出了翅翼角速度的变化情况;编写了用条带理论计算升力的MATLAB程序,得出了一个周期内翅翼产生的气动力,同时计算出翅翼在一周期所产生的有效升力,通过选择合适的机构参数使产生的有效升力最大,为结构参数的设计提供指导;该方法可用于仿生扑翼飞行器的设计和分析,验证所设计的飞行器能否实现腾空飞行。
关键词:扑翼飞行器机构仿真运动学分析MATLABThe Simulation and Aerodynamic Analysis of Flapping-Wing MA V Abstract:Based on the development of Flapping-Wing MA V, we establish the mathematical model of this aircraft,and simulate the movement of MA V on the basis of mathematical model with the MATLAB, and calculate the angular velocity of the wings;we compile the MATLAB program use the strip theory, and get the aerodynamic force in one flick period,we can quickly calculate the effective aerodynamic force in one flick period with this program,we can get the maximum effective lift by select the suitable parameters, provide the guidance to the design of structural parameters;this method can be used for the analysis anddesign of the Flapping-Wing MA V,provide the verification whether aircraft can realize fly.Key Words:Flapping-Wing MA V;Mechanism Simulation;Kinematics Analysis;MATLAB长期以来,人们都有飞向蓝天的梦想,从早期人们制作带羽毛翅膀模仿鸟类飞行,到现在人类乘坐宇宙飞船登上月球,可以说飞行器的发展将人类的梦想变为现实。
扑翼机飞行器传动机构动力学分析
扑翼机飞行器传动机构动力学分析摘要自古以来在天空中翱翔都是人们梦寐以求的，经历了几千年的研究，目前应用较为广泛的飞行器有固定翼飞行器、旋翼飞行器、扑翼飞行器。
然而，扑翼飞行器多采用仿自然生物飞行特征研究得到，它具有良好的激动灵活性，很高的升阻比，而且尺寸相对较小，耗能较少，因此相比较固定翼和旋翼飞行器应用更加广泛，目前在民用、国防、军事领域中都有着很好的应用。
从国内外研究现状中显示，目前扑翼机都处于研究阶段，远没有达到推广和大范围应用阶段，存在的问题也相对较多。
本文以此为出发点，主要对扑翼机飞行器机构的动力学进行研究，通过对常见扑翼机飞行器传动机构的研究、分析和比较，发现其中的不足，本文在传统的曲柄摇杆的基础上对其进行改进，验证曲柄中存在夹角的曲柄摇杆机构在提高两侧摇杆同步性方面的优势，并且证实了不对称摇杆机构中曲柄存在夹角的情况，相比曲柄中不存在夹角的机构在减少左右摇杆相位差角方面更有优势，能提高不对称机构的同步性。
通过对鸟类、昆虫两类生物飞行机理的研究，本文从仿昆虫、仿鸟类、仿蜂鸟三种生物对扑翼几飞行器尺度律进行分析，研究结果表明，扑翼飞行器与真实鸟类的尺度律之间还存在较大程度的差异。
通过对扑翼机飞行器传统机构数学模型的建立、模型的求解和推导，得出最佳模型，并从常定力、惯性力以及阻尼力三个方面对飞行器进行了动力学仿真，定常力情况时，弹簧的存在使输入功率的峰值降低了86%，惯性力情况时，弹簧的存在使功率峰值降低了20%，阻尼力情况时，弹簧的存在使功率峰值升高了56%。
从整个系统角度来说，弹簧通过对能量的储存和释放两个过程减缓了输入功率的峰值。
为了进一步验证安装弹簧在减少功率峰值上的优势，对该进型的不对称传动机构机型了分析研究表明，安装弹簧之后功率峰值可以有效减少40.3%。
针对扑翼飞行器续航时间短的问题，对采用太阳能电池板制作扑翼飞行器翅翼的方案进行了可行性分析。
分析结果表明，采用太阳能电池板制作扑翼飞行器翅翼具有可行性，在电池板转化效率较高时，收集的太阳能可以提供扑翼飞行器飞行所需的全部能量。
机器人作业参考--扑翼飞行机器人设计与分析
机器人机构分析与综合——扑翼飞行机器人的设计与分析姓名：班级：学号：日期：扑翼飞行机器人的设计与分析摘要仿生扑翼飞行机器人是一种具有新颖移动方式的、集多种前沿技术于一体的新概念仿生飞行器，目前己成为国际上的研究热点之一，无论在军事还是民用领域都有着广阔的应用前景。
本文在总结了国内外最新研究成果基础上，围绕仿生扑翼飞行机理、仿生翼运动模型以及扑翼驱动系统展开了研究与探索。
首先介绍了仿生扑翼飞行的研究背景，分析了仿生扑翼飞行的特点及其可观的应用前景；阐述了仿生扑翼飞行机器人的研究现状，探讨了目前和将来研究中所遇到的一些关键技术。
基于空气动力学理论，对仿生扑翼飞行机器人的可行性进行了分析；探讨了动物飞行方式及其尺度律对仿生扑翼飞行机器人设计的启发，指出采用扑翼布局是解决在低雷诺数下飞行难点的一种可行方案；重点研究了动物扑翼飞行机理，为研制仿生扑翼飞行机器人设计提供了理论依据。
根据动物扑翼系统特点，探讨了仿生翼设计的一些重要因素;重点提出了扑式和洗式运动模型的概念，并分析比较了两者的特点，详细探讨了扑式运动模型的实现。
根据动物飞行尺度律，确定了样机设计参数；就基于连杆机构的扑翼驱动机构设计方案进行了分析比较，探讨了扑翼驱动机构的实现途径和方法，并针对基于四杆机构的扑翼驱动机构进行了优化设计；根据样机功率需求，选择了适合扑翼样机的动力装置、能源，设计了减速机构和控制系统。
对飞行方向控制、扑翼姿态以及柔性翅的模仿提出了自己独特新颖的观点，并把这些观点应用在扑翼式飞行机器人的设计之中。
根据设计参数建立三维模型，并对模型进行了运动仿真和受力分析，得到了较好的仿真和分析结果。
本文所有工作都取得了预期效果，相信随着研究工作的深入及相关技术的完善，仿生扑翼飞行机器人的研究必将取得突破性的进展。
关键词：仿生，扑翼飞行机器人，动物飞行机理，尺度律，扑翼驱动机构，优化设计，三维建模，运动仿真，应力分析The Design and Analysis of BionicFlapping-wing Aerial RobotAbstractBionic Flapping-wing Aerial Robot(BFAR) is a aerial vehicle with new concept, which has novel locomotion method and involves and involves advanced technologies. BFAR becomes a hotspot of research recently, and has extensive application in military and civilian. On the basis of summarizing al lkinds of latest research achievements on this field, the flapping-wing flight mechanism、the movement model of bionic wings and the flapping-wing drive system are studied in this paper.Firstly, the research background of BFAR is introduced; the characteristics and the application prospects are analyzed. It is also concluded that flapping-wing flight has higher efficiency and bigger miniature degree, and the BFAR is the tendency of flight robot. This thesis reviews the development and current research situation of BFAR, also discusses key technologies of BFAR.Based on the aerodynamics theory, the feasibility of BFAR is analyzed. The design inspiration of BFAR, which comes from the flight mode and scaling rule, is probed into. It is proposed that flapping-wing flight is a doable scheme to solve the difficulty of flight under low Renaud. The flapping-wing flight mechanism of animal is investigated in particular, and the results provide a theory foundation for developing BFAR.According to the characteristics of animal's flapping-wing system, some important factors of the bionic wing, design flapping-wing and washing-wing are discussed. A new concept of the locomotion is brought forward, and their characteristics analyzed respectively. The approach to realize the flapping-wing mode is studied in details.On the foundation of animal flight scaling rule, the design parameters of the prototype are worked out. The design of flapping-wing actuators, based on linkage mechanism, is analyzed, the methods and ways of realizing the actuators are also discussed, the design of actuators based on the four-linkage mechanism is optimized. In conformity to the demand power, the motive equipment and energy system areselected; the gear-down transmission system and control system are framed.I have put forward my own unique and innovative ideas on direction control, flapping gestures and flexible wings, at last, I use these views in the design of flying robots.According to the designed parameters, I have built a three-dimensional model, made motion simulation and stress analysis of the model. At last, I got a good simulation and analysis result.All the work of this thesis shows a good achievement. With the development of research work, we think firmly that the research of BFAR will make a breakthrough in the future.Key words: Bionics, Flapping-wing aerial robots, Flight mechanism of animals, Scaling rule, Flapping-wing actuators, Optimized design, 3D modeling, motion simulation, stress analysis目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 扑翼飞行特点及其应用前景 (1)2 扑翼飞行机器人的研究现状 (3)2.1早期研究情况 (3)2.2国外研究现状 (3)2.3国内研究现状 (8)3 扑翼机器人研制的关键技术 (10)3.1空气动力学问题 (10)3.2飞行动力和能源问题 (10)3.3仿生翼、扑翼机构和材料 (11)3.4通信和控制系统 (11)4 两类扑翼式飞行方式的比较 (13)4.1鸟类的飞行机理 (13)4.2昆虫的飞行机理 (15)4.2.1昆虫飞行的非定常特性 (15)4.2.2昆虫翅膀的形状和结构 (16)4.2.3昆虫飞行的非定常高升力机理 (17)5 扑翼飞行机器人的设计及分析 (20)5.1扑翼运动机构的选择 (20)5.2动力装置与能源的选择 (24)5.2.1动力装置 (24)5.2.2能源的选择 (25)5.3齿轮减速机构的设计 (25)5.4扑翼四杆机构的优化设计及运动分析 (26)5.5仿生翼、机身、尾翼和控制系统 (29)6 扑翼飞行机器人的建模 (31)6.1机架 (31)6.2动力源 (32)6.3运动机构 (33)6.4飞行方向控制系统 (34)6.5扑翼 (36)6.6控制系统 (37)6.7扑翼机器人整体结构 (38)7 机构运动仿真分析 (39)8 扑翼受力分析 (45)结论 (52)参考文献 (54)1 绪论1.1 引言目前国内外对飞行机器人的研究多集中于固定翼和旋翼类型，这两种类型的飞行机器人各有特长，但活动场所和工作环境等都受到一定的限制。
微型扑翼飞行器传动机构的研究
些 功能 ，是相 当 困难 的。 目前我 们能 做 到 改 变连杆 长度 ，“８”字轨 迹变 “水 滴 ”轨 角 ，拍翅 与地 平面成 平行 状态 ，基于 这一
迹 ，扑翼 “８”字 轨 迹 的运 动 能 否产 生 空 点 ，未来 的微 型扑 翼飞行 器传 动 方式 必须
的单 纯地 模仿 鸟类 上下 扑 动 ，主要分 为两
纵 观 国内外仿 生扑 翼飞 行器 的研 制 ， 驱动 。这 样能 够提 高能 量 的利用 率 ，降低
通 过 曲柄 连杆 机构 ，变 成扑翼 杆 上下 扑动
一 些 相关 技术 与 国外 存在 较大 差距 ， 目前 控 制 ，将仿 生 飞行 系统看 成是 具有 多 自由
的往 复直 线运 动 。整体 结构 要求 紧凑 、轻 巧 、节 能并 能 高效 地实 现象 鸟类 翅膀 的多
的研 究还 处 于仿 制和起 步 阶段 。计 算机模
具有较高的升力机制，并能灵活地控制飞 以 两连 杆 相 连接 的 铰链 点 Ｃ为 研 究对 象 ， 和升力的 ，而且大多数昆虫都有悬停的能
能 够 实现 比较 理想 的 “８”字 轨 迹 ，通 过 力 ，它们在悬停时身体与平面成３０—６０度
行 姿 态 ，如果 要靠 单纯 的 机械结 构 实现 这
材上 就要 选择 合 适 的柔性 材料 ，靠 材料 本 它 的重量 只有４５０ｇ，通过 摆 尾和摇 头 改变
仿 生 学研究 表 明 ，动 物飞 行能 力和技 身 的扭转 提供 扑翼前 进所 需 的动 力 。
飞行 方 向。此 “聪 明鸟 ” 的设计 思想 来源
巧 的多样 性多 半来 源 于它 们翅膀 的 多样性
由 美 国 佐 治 亚 理 工 学 院 的 工 程 师 于海 鸥 ，体 内装 有 两个齿 轮 ，通 过齿 轮 的
飞行器的运动学和动力学分析
飞行器的运动学和动力学分析飞行器运动学和动力学分析随着科技的发展和人类探索空间的越来越深入，飞行器作为空间探索的重要工具和交通工具，得到了越来越广泛的应用。
对于飞行器的运动学和动力学分析是飞行器设计和控制的基础，也是飞行器性能的重要指标之一。
本文将从运动学和动力学两个方面对飞行器进行分析。
一、运动学分析运动学是研究物体运动的位置、速度、加速度等变化过程的物理学分支。
在飞行器设计和控制中，运动学分析主要包括三个方面：1、姿态控制飞行器的姿态控制涉及到飞行器的姿态稳定性和姿态调整能力。
在飞行器运动过程中，由于外部环境的影响和内部器件的失效等原因，飞行器可能会出现不稳定的姿态，影响飞行器的性能和安全性。
因此，姿态控制是飞行器设计和控制的重要问题。
姿态控制的基本原理是通过飞行器内置的传感器感知飞行器的动态姿态，再通过控制器对飞行器的控制面进行调整，最终使飞行器保持稳定的姿态状态。
姿态控制的技术难点在于如何快速、精确地感知飞行器的姿态变化，并做出相应的调整。
2、飞行轨迹规划飞行器的飞行轨迹规划主要包括确定飞行器的起点、终点和中间路径，以及确定飞行器在不同时间段内的飞行速度和飞行方向等。
飞行轨迹规划是飞行器飞行过程中的重要问题，直接关系到飞行器的航行安全和性能。
在飞行轨迹规划中，需要考虑到各种环境因素的影响，如风力、气压、温度、湿度等，以及地形地貌的变化。
飞行轨迹规划的目的是使飞行器在最短时间内达到目标点，并尽量避免遭受损失。
3、动力系统分析飞行器的动力系统是飞行器能够运行的重要部件，在设计和控制中需要对其进行分析和优化。
动力系统分析主要包括飞行器的动力来源、动力输出能力以及能量转换效率等方面。
在动力系统分析中，需要综合考虑动力系统的质量、功率和效率等因素，以及飞行器的运动学特性，选定合适的动力系统，实现飞行器的高效、稳定和可靠运行。
二、动力学分析动力学是研究物体受力作用下运动状态的变化过程的物理学分支。
在飞行器设计和控制中，动力学分析主要包括四个方面：1、空气动力学分析飞行器在空气中运动时，会受到空气的阻力、升力、侧向力和剪切力等作用力。
飞行器结构动力学的分析与优化
飞行器结构动力学的分析与优化第一章：引言飞行器的结构动力学分析与优化是航空航天工程中的重要研究领域。
结构动力学研究飞行器在飞行过程中受到的外部激励力的作用，以及飞行器结构的响应和振动特性。
优化设计则旨在通过调整结构和材料的参数，使飞行器在保证安全性和性能的前提下，达到最佳的结构动力学性能。
第二章：飞行器结构动力学分析飞行器结构动力学分析主要包括静力学分析、模态分析和频率响应分析等。
静力学分析是计算飞行器在受到外部载荷作用下的平衡状态，以及各个结构部件的内力和变形情况。
模态分析则是研究飞行器的固有振动模态及其频率和振型形态，以评估飞行器的结构强度和稳定性。
频率响应分析则是考察飞行器在受到外部激励力作用下的响应情况，包括位移、速度和加速度等。
第三章：飞行器结构动力学优化方法飞行器结构动力学优化方法主要包括参数化建模、敏感性分析、约束条件设置和优化算法应用等。
参数化建模是将飞行器的结构和材料参数通过数学模型进行描述，以便于对其进行优化。
敏感性分析则是分析目标函数对参数的敏感程度，为进一步优化提供指导。
约束条件的设置是为了保证优化结果满足飞行器的安全性、强度和性能等要求。
优化算法的选择将直接影响到优化效果和计算效率，常见的算法包括遗传算法、粒子群优化算法和拟牛顿法等。
第四章：飞行器结构动力学优化实例以某型号飞行器的机翼设计为例，介绍飞行器结构动力学优化的实际应用。
首先进行参数化建模，将机翼的结构和材料参数进行描述。
然后进行静力学分析，计算机翼在升力和迎角变化情况下的受力和变形情况。
接着进行模态分析，研究机翼的固有振动频率和振型。
最后进行频率响应分析，考察机翼在受到外部激励力作用下的响应情况。
根据分析结果，可以进行敏感性分析，了解目标函数对于结构参数的敏感度。
然后根据约束条件设置，确定优化的目标函数和可行域。
最后选择适当的优化算法，对机翼结构参数进行优化，以达到最佳的结构动力学性能。
第五章：结论飞行器结构动力学的分析与优化是航空航天工程中的关键内容，可以提高飞行器的结构强度和稳定性，优化飞行器的性能指标。
扑翼机的飞行原理
扑翼机的飞行原理扑翼机是一种通过模仿鸟类和昆虫的翅膀运动实现飞行的飞行器。
它的飞行原理源于对空气动力学的深入理解和对昆虫和动物生理机制的研究。
下面，我们来详细解析扑翼机的飞行原理。
1.空气动力学原理扑翼机的飞行的基础是空气动力学，即空气对物体的作用力。
当一个物体运动时，它通过周围的空气流动产生一种叫做升力的力量，这个力量可以支持物体在空中飞行。
扑翼机的翅膀设计就是为了最大化升力的产生。
扑翼机的翅膀通常采用曲面形状，它可以使空气在翅膀两侧产生不同的流速，形成一个向上的压差，使得机器可以产生一个向上的升力。
扑翼机的翅膀还可以实现扭转和变形，这可以提高机器的机动性和增加升力。
2.生理学原理扑翼机的飞行原理不仅仅是基于物理学原理，还涉及生理学原理。
动物和昆虫的翅膀形状和运动方式都对扑翼机的设计有很大的启示。
例如，鸟类的翅膀有一个特殊的羽翼结构，它们可以在飞行过程中翘起或展开，来控制鸟的机动性和速度。
而昆虫的翅膀则非常轻盈，非常适合在空气中飞行，同时，它们的翅膀可以扇动非常快的速度，每秒数百次，从而产生足够的升力。
扑翼机设计师参考了这些生物的特点，通过研究和模拟它们的翅膀运动方式，来为扑翼机的翅膀设计提供灵感。
这些设计可以使扑翼机在空中更加敏捷和灵活。
3.控制和稳定性扑翼机的控制和稳定性是保证其正常运行的关键。
在飞行时，扑翼机的翅膀需要以一定的速度和角度扫过空气来产生升力。
机器必须能够动态地调整翅膀的角度和速度来改变升力的大小，从而保持稳定的飞行。
扑翼机的控制还必须面对降落和起飞等问题。
在起飞时，扑翼机需要产生足够的升力才能离开地面。
在降落时，它需要缓慢降落在地面上。
为了实现这些，扑翼机需要配备特殊的传感器和控制器来检测其位置和动作，以及对环境进行判断和调整。
综上所述，扑翼机的飞行原理取材于空气动力学和生理学原理，同时需要配备先进的控制和稳定系统。
微型扑翼飞行机器人的动力学分析与控制研究
微型扑翼飞行机器人的动力学分析与控制探究1.引言微型扑翼飞行机器人是运用仿生学的原理开发出的一种新型飞行器。
它通过仿效昆虫等动物的振翅运动，利用微型高速电机等先进技术实现自主飞行和机动。
微型扑翼飞行机器人具有小巧轻便、机动性好、稳定性强等优点，可以在狭窄的空间内完成多种任务，如环境监测、搜救等。
因此，在军事、医疗、环保等领域有着广泛的应用前景。
微型扑翼飞行机器人的结构复杂，具有很强的非线性、不确定性和时变性。
因此，在设计其控制系统时，需要思量到其动力学特性和控制策略。
本文从动力学的角度出发，分析了微型扑翼飞行机器人的结构特点、运动方程和力学特性，并提出一种基于反馈控制的飞行控制策略。
该方法可以有效地实现飞行器的姿态控制和轨迹跟踪，并在试验中得到了验证。
2.微型扑翼飞行机器人的结构特点微型扑翼飞行机器人的结构分为飞翼和动力系统两部分。
其中，飞翼由翼膜、骨架和肌肉组成，其形态和构造与昆虫等动物的翅膀相似。
动力系统包括电机、电池、微型控制器和传感器等，用于控制飞翼的震动和飞行状态的监测。
微型扑翼飞行机器人的控制系统包括传感器、电路板和微控制器三部分，用于监测和控制机器人的运动状态。
3.微型扑翼飞行机器人的运动方程和力学特性微型扑翼飞行机器人的运动方程和力学特性包括翼膜的变形、剪切应力和涡量等。
在震动周期内，由于气体的作用力和惯性作用，翼膜会产生一定的变形，这会导致剪切应力的产生和涡量的形成。
这些特性对飞行器的稳定性和机动性有着重要的影响，需要进行详尽的分析和建模。
4.基于反馈控制的飞行控制策略为实现微型扑翼飞行机器人的姿态控制和轨迹跟踪，本文提出了一种基于反馈控制的飞行控制策略。
该策略包括传感器的数据处理、模型建立、控制器设计和实现等几个步骤。
其中，传感器的数据处理主要是对飞行器的姿态、位置和速度等进行监测和控制。
模型建立的主要目标是基于动力学特性建立控制系统的数学模型。
控制器设计接受基于反馈的PID控制器，用于调整飞行器的姿态和位置等，并通过试验和仿真验证控制系统的有效性。
扑翼机原理
扑翼机原理扑翼机，又称为蝙蝠机，是一种仿生飞行器，其设计灵感来源于蝙蝠和鸟类的飞行方式。
扑翼机通过模仿动物的飞行方式，实现了在空中自由飞行的能力，具有很高的机动性和灵活性。
在本文中，我们将介绍扑翼机的原理及其工作机制。
扑翼机的原理主要包括动力系统、扑翼结构和控制系统。
首先，我们来介绍一下扑翼机的动力系统。
扑翼机通常采用电动驱动或内燃机驱动，通过驱动装置提供动力，驱动扑翼机的翅膀做出扇动运动，从而产生升力和推进力，实现飞行。
其次，扑翼机的扑翼结构也是其原理的重要组成部分。
扑翼机的翅膀通常采用轻质材料制作，具有一定的柔韧性和强度，能够承受飞行时的各种力和压力。
翅膀的形状和结构设计对扑翼机的飞行性能有着重要影响，科学合理的扑翼结构可以有效提高扑翼机的飞行效率和稳定性。
最后，控制系统是扑翼机原理中至关重要的一部分。
扑翼机的控制系统通常包括姿态控制和飞行控制两部分。
姿态控制主要通过控制翅膀的扇动角度和频率来实现，从而调整飞行器的姿态和飞行方向；飞行控制则是通过控制扑翼机的动力系统和扑翼结构，实现对飞行速度、高度和方向的控制。
总的来说，扑翼机的原理是基于仿生学和动力学的原理，通过模仿动物的飞行方式，实现了在空中自由飞行的能力。
扑翼机的动力系统、扑翼结构和控制系统相互配合，共同实现了扑翼机的飞行功能。
扑翼机的原理不仅具有科学性和实用性，而且对于人类认识自然和开发新型飞行器具有重要的意义。
总结一下，扑翼机的原理是一种基于仿生学和动力学的飞行原理，其动力系统、扑翼结构和控制系统共同实现了扑翼机的飞行功能。
扑翼机的原理不仅具有科学性和实用性，而且对于人类认识自然和开发新型飞行器具有重要的意义。
通过对扑翼机原理的深入了解，我们可以更好地理解自然界的奥秘，同时也可以为人类的科技发展做出更大的贡献。
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扑翼机飞行器传动机构动力学分析摘要自古以来在天空中翱翔都是人们梦寐以求的，经历了几千年的研究，目前应用较为广泛的飞行器有固定翼飞行器、旋翼飞行器、扑翼飞行器。
然而，扑翼飞行器多采用仿自然生物飞行特征研究得到，它具有良好的激动灵活性，很高的升阻比，而且尺寸相对较小，耗能较少，因此相比较固定翼和旋翼飞行器应用更加广泛，目前在民用、国防、军事领域中都有着很好的应用。
从国内外研究现状中显示，目前扑翼机都处于研究阶段，远没有达到推广和大范围应用阶段，存在的问题也相对较多。
本文以此为出发点，主要对扑翼机飞行器机构的动力学进行研究，通过对常见扑翼机飞行器传动机构的研究、分析和比较，发现其中的不足，本文在传统的曲柄摇杆的基础上对其进行改进，验证曲柄中存在夹角的曲柄摇杆机构在提高两侧摇杆同步性方面的优势，并且证实了不对称摇杆机构中曲柄存在夹角的情况，相比曲柄中不存在夹角的机构在减少左右摇杆相位差角方面更有优势，能提高不对称机构的同步性。
通过对鸟类、昆虫两类生物飞行机理的研究，本文从仿昆虫、仿鸟类、仿蜂鸟三种生物对扑翼几飞行器尺度律进行分析，研究结果表明，扑翼飞行器与真实鸟类的尺度律之间还存在较大程度的差异。
通过对扑翼机飞行器传统机构数学模型的建立、模型的求解和推导，得出最佳模型，并从常定力、惯性力以及阻尼力三个方面对飞行器进行了动力学仿真，定常力情况时，弹簧的存在使输入功率的峰值降低了86%，惯性力情况时，弹簧的存在使功率峰值降低了20%，阻尼力情况时，弹簧的存在使功率峰值升高了56%。
从整个系统角度来说，弹簧通过对能量的储存和释放两个过程减缓了输入功率的峰值。
为了进一步验证安装弹簧在减少功率峰值上的优势，对该进型的不对称传动机构机型了分析研究表明，安装弹簧之后功率峰值可以有效减少40.3%。
针对扑翼飞行器续航时间短的问题，对采用太阳能电池板制作扑翼飞行器翅翼的方案进行了可行性分析。
分析结果表明，采用太阳能电池板制作扑翼飞行器翅翼具有可行性，在电池板转化效率较高时，收集的太阳能可以提供扑翼飞行器飞行所需的全部能量。
AbstractSince ancient times, flying in the sky are coveted, has experienced thousands of years of research, the aircraft widely used fixed wing aircraft, rotorcraft, flapping wing aircraft. However, the use of natural biological research aircraft flight characteristics imitation, it has good emotional flexibility, high lift drag ratio, and relatively small size, less energy consumption, so the comparison of fixed and rotary wing aircraft is used more and more widely, at present in the civil and national defense and military field have a very good application.From the research status at home and abroad, we can see that at present, the flapping wing aircraft is at the research stage, far from reaching the stage of popularization and application, and there are still more problems. This article as a starting point for research on Mechanism of flapping wing aircraft dynamics, through research, analysis and comparison of the common flapping wing aircraft drivingmechanism, found the problem, based on the traditional crank rocker on the improvement of the existing angle of the crank rocker mechanism in improving the synchronization of both sides of the rocker the advantages are validated and confirmed in the crank angle, the existence of asymmetric crank rocker mechanism, the crank angle does not exist in the mechanism in reducing about rocker phase difference angle has more advantages than can improve the synchronization of the asymmetry mechanism. Through the study of birds and insects of two kinds of biological flight mechanism, this paper from the analysis of several aircraft scaling insect like flapping, imitation imitation birds, three species of hummingbirds. The results show that between flapping flight and real bird scale law also involves a high degree of difference. By solving the mathematical model is established, and the aircraft ornithopter traditional mechanism model, the optimum model, and simulated from three aspects often force, inertial force and damping force of the vehicle, constant force situation, the presence of spring makes the peak input power is reduced by 86%, the inertial force situation the spring, the peak power is reduced by 20%, the damping force when the spring peak power increased by 56%. From the point of view of the whole system, the spring slows the peak of the input power by storing and releasing two processes of energy. In order to further verify that the installed spring has the advantage of reducing the powerpeak value, the analysis and research of the asymmetric transmission mechanism of this type show that the power peak can be reduced by 40.3% after installing the spring. The flapping wing aircraft battery life short problem, to make flapping flight wings using solar panels for feasibility analysis. The analysis results show that the production of flapping wing aircraft wings with the feasibility of using solar panels, high conversion efficiency in solar panels, to collect solar energy can provide all the required flying wing aircraft.目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (8)1.1课题研究背景与意义 (8)1.2扑翼机飞行器国内外研究现状 (12)1.2.1国外理论体系及装置研究现状 (13)1.2.2国内理论体系和装置研究现状 (14)1.3 扑翼飞行器机构非定常气动机理 (16)1.4本文主要内容与章节组织结构 (19)第2章扑翼机飞行器及传动机构的分析与优化 (21)2.1常见扑翼机传动机构的研究 (21)2.1.1单曲柄遥感传动机构 (21)2.1.2双曲柄遥感传动机构 (21)2.1.3空间曲柄摇杆机构 (22)2.2扑翼飞行器翅翼研究 (22)2.3.1刚性仿生翼 (22)2.3.2柔性仿生翼 (23)2.2扑翼机传动机构的优化设计 (24)2.2.1机构分析 (24)2.2.2 模型建立与求解 (26)2.3本章小结 (29)第3章扑翼机飞行器参数设计 (30)3.1生物飞行机理分析 (30)3.1.1鸟类飞行机理分析 (30)3.1.2昆虫类飞行机理分析 (34)3.1.3两类生物飞行机理差异性分析 (37)3.2扑翼机飞行器参数的分析 (40)3.2.1传动机构对称性分析 (40)3.2.2机构对比分析 (41)3.3不对成机构的扩展分析 (42)3.4扑翼机飞行器尺度律分析 (44)3.4.1防昆虫扑翼飞行器 (44)3.4.1 仿鸟扑翼飞行器 (48)3.4.2仿蜂鸟扑翼飞行器 (52)3.5本章小结 (53)第4章扑翼机飞行器传动机构设计 (55)4.1扑翼机飞行器传动机构数学模型的建立 (55)4.2角位移的推导与求解 (55)4.2.1角位移的推导 (55)4.2.2最小传动角的推导 (57)4.3扑翼机飞行器动力学仿真 (58)4.3.1 定常力情况分析 (58)4.3.2惯性力情况分析 (60)4.3.3阻尼力情况分析 (62)4.4本章小结 (65)第5章扑翼机飞行器传动机构功耗分析 (66)5.1不对称机构功耗对比分析 (66)5.1.1机构模型建立 (66)5.1.2仿真对比分析 (67)5.2扑翼机飞行器功耗分析 (69)5.2.1太阳能电池板扑翼模型 (70)5.2.2太阳能电池板扑翼功耗分析 (71)5.3本章小结 (75)第6章总结与展望 (77)致谢 (79)参考文献 (79)第1章绪论1.1课题研究背景与意义扑翼机飞行器实际上是一种仿生飞行器，它可以像鸟一样通过机翼主动运动产生升力和前行力，所以又可以成为振翼机[1-5]。