三自由度仿昆虫子弹药机械结构设计(2)

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4.1 电机选择 13

4.2 机械传动设计计算 14

4.3机械结构设计计算 15

4.3.1 摩擦轮设计计算 15

4.3.2 推杆和偏心轮设计计算 15

4.3.3 俯仰运动驱动机构设计 15

4.3.4 其他零件设计 17

5 仿昆虫子弹药机械机构建模和仿真 18

5.1 Solidworks2014简介 18

5.2 零件造型 18

5.3 装配零件 20

5.4 工程图 22

5.5 运动仿真分析 25

6 仿昆虫子弹药机械机构优化设计 27

6.1 机翼可收缩优化设计 27

6.2 传动优化 28

6.3 俯仰运动驱动连杆优化 29

结论 31

致谢 32

参考文献33

1 绪论

1.1 课题研究背景和意义

自古以来，人类就渴望能够像鸟儿一样飞行，并为此做了无数的尝试，墨子的“竹鹊”，鲁班的木鸟，罗杰·培根的飞行器，无不证明这一点。由于人们在宏观上最容易看到的就是大型鸟类遨游天空，所以早些年人们所做的研究大多是针对鸟类的飞行。后来，关于鸟类滑翔的研究成果和飞机的研制成功更加肯定了人们通过模仿鸟类来实现飞行这一研究方向。

然而，近年来，在飞行器这一领域出现了新的要求和需要，我们需要一种微型的、隐蔽性和灵活性高的飞行器，那就是微型飞行器。这种飞行器最开始是军事上的需求，在后来的发展中逐渐扩展到民用。这是一种不以载人为目的的飞行器，在一些特殊的场合，它具有其不可替代的作用。

随着前辈们的不懈努力，微型飞行器的研究工作取得了巨大的成果，固定翼微型飞行器和旋翼微型飞行器的技术已经趋于成熟，然而，也是在这个过程中，他们发现，固定翼和旋翼在应用于微型飞行器时存在一些无法调和的问题，于是，他们把视线转投到自然界另一种飞行生物：昆虫。昆虫躯体小巧，飞行灵活，续航时间长，飞行稳定还能急转急停，正是微型飞行器最好的榜样。于是，仿昆虫扑翼微型飞行器成为了近年来的一个研究热门。

国内外的很多高校和研究机构都在进行仿昆虫扑翼微型飞行器的研究，虽然仿昆虫扑翼微型飞行器的发展时间较短，技术远不如固定翼和旋翼的微飞行器成熟，但是，也取得了非常显著的成果，尤其是在关于昆虫的飞行机理、扑翼的运动特征等理论研究上，这为我们的研究提供了非常重要的参考。然而，仿昆虫扑翼微型飞行器的工程研制上的进展却并不顺利，要达到其工程应用的地步还有很长的路要走。在这样的背景下，我校也积极开展了仿昆虫扑翼微型飞行器的研究，并且结合我校的特色，因地制宜，提出了相应的研究课题。

固定翼微型飞行器起飞需要一个相对其尺寸较大的场地，而且低雷诺数下想要稳定飞行需要的驱动功率很大，旋翼微型飞行器虽然能较好地解决这两个问题，但其推力小，飞行速度十分受限，仿昆虫扑翼微型飞行器则没有这些问题，在微型飞行器领域具有绝对的优势。还有一点尤其重要，扑翼微型飞行器的隐蔽性比其他微型飞行器高得多，它的这个特性，使其十分适合应用在军用微型飞行器上。本课题致力于仿昆虫扑翼微型飞行器的军事上的应用研究，根据已有的理论成果，对仿昆虫扑翼微型飞行器进行机械结构设计和分析，研究的成果可以对后续的工程研制提供有效的参考，能够促进其应用进程。