基于8-8型并聯(lián)機構(gòu)擺動推進裝置設(shè)計與實驗研究.pdf

1、魚類在水環(huán)境中具有高游速、高機動性等優(yōu)點已成為科學(xué)熱點研究方向，很多學(xué)者關(guān)注并致力于仿魚推進裝置的研制。仿生推進裝置研究在海洋勘測、海洋救撈以及軍事領(lǐng)域都有重要應(yīng)用價值。模仿鮪科魚類的仿生擺動推進裝置，由于其推進速度快、效率高、機動性強的特點，適于在水環(huán)境下進行長時間、大范圍的作業(yè)，成為重點研究內(nèi)容。本文以模仿鮪科魚類為研究目標(biāo)，提出了基于8-8型冗余并聯(lián)機構(gòu)的仿生擺動推進裝置。
　　首先對鮪科魚類的生理結(jié)構(gòu)特征進行了分析，得到了

2、仿生擺動推進裝置在設(shè)計時應(yīng)滿足的要求：外形匹配、結(jié)構(gòu)及其特性匹配。選擇8-8型冗余并聯(lián)機構(gòu)作為結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)，通過對8-8型并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)分析和解耦計算，推導(dǎo)出了仿生擺動推進裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)滿足的匹配設(shè)計條件。
　　根據(jù)魚類的游動機理，提出了仿生擺動推進裝置的單驅(qū)動被動推進模型。依據(jù)魚類的運動學(xué)和內(nèi)部動力學(xué)，采取擬合魚體波包絡(luò)線的設(shè)計思路，結(jié)合Lighthill的“細長體理論”，推導(dǎo)出了一種新的仿生擺動推進裝置的剛度設(shè)計方法，得到

3、了仿生擺動推進裝置的剛度分布規(guī)律，明確了其與驅(qū)動頻率之間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　對魚類的穩(wěn)態(tài)游動進行了動力學(xué)建模和分析，針對設(shè)計的仿生擺動推進裝置，建立了SimMechanics仿真模型進行仿真分析。在保證剛度設(shè)計頻率不變的情況下，分別對不同的驅(qū)動頻率進行仿真，仿真結(jié)果表明，當(dāng)驅(qū)動頻率與剛度設(shè)計頻率相近時，仿生擺動推進裝置的游動性能最好。改變仿生擺動推進裝置的剛度設(shè)計頻率，并使驅(qū)動頻率與之一致，仿真結(jié)果表明，其游動速度與驅(qū)動頻率近似呈線