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原文传递尾摆式推进系统理论及实验研究

论文题名：	尾摆式推进系统理论及实验研究
关键词：	尾摆式推进系统;鯵科模式;仿生原理;直流伺服电机;运动仿真
摘要：	从上世纪五六十年代以来，海洋开发为仿鱼推进的研究与发展注入了强劲的动力。随着我国海洋战略的提出，水面/水下推进系统方面的研究力度日益深入。与现有的螺旋桨推进方式相比，鱼类出色的游动能力引起了国内外学者广泛的关注。尾摆式推进作为仿鱼推进的一种主要推进模式，其推进力大、推进效率高以及易于推广应用的游动特点使其成为仿鱼推进领域的研究热点。本文以尾摆式推进方式中最具代表性的鯵科模式为仿生对象，基于直线型内摆线行星轮系的运动特点，从易于推广应用的运动和传动集成角度开展尾摆式推进系统的样机制作及实验研究，具体的研究内容包括以下几点工作：　　1、基于电机+机械传动装置实现易于推广的尾摆式推进仿生原理，在对鯵科鱼类的观测和分析研究基础上，结合黑箱设计方法，提出了以直线型内摆线行星轮系实现仿鯵科鱼类游动的设想；在双关节尾鳍平面复合运动特点的基础上，结合平面连杆机构构成运动三角形，通过和活鱼的尾鳍运动相拟合，设计了基于直线型内摆线行星轮系的双关节尾摆式推进系统。　　2、根据直线型内摆线尾摆式推进系统的设计方案，开展该尾摆推进系统样机的开发，主要包含推进系统的结构设计和系统控制研究。在推进系统的机构原理基础上，完成推进系统的结构设计及三维造型，采用运动仿真初步检验结构设计的合理性；针对尾摆式推进系统的驱动方式，开展基于QZ-DCC9010直流伺服电机控制器的硬件电路设计；在结构设计和控制系统设计的基础上，最终完成推进系统的样机设计与制造。　　3、鯵科尾鳍推进力的来源主要有升力作用、尾涡作用和前缘吸力，并针对各个来源，建立了相应的计算模型。根据鯵科尾鳍在摆动过程的动力学分析，设计并制作了自由移动摆动实验平台，设计了模拟水流的室内回流水箱，调试了实验装置,完成了直线型内摆线尾摆推进系统的实验设计和实验规划。　　4、在设计的实验平台上，针对影响尾摆式推进系统性能的主要参数，开展适合尾摆式推进系统和自由移动摆动实验平台的对比试验，并完成对实验数据的细致分析，寻找尾摆式推进系统的最优运动参数。
作者：	王新国
专业：	机械设计及理论
导师：	朱永梅;王淑妍
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文