2.2  曲柄连杆机构在水下仿鱼驱动机构上的应用 11

2.3  本章小结 12

第三章  仿鱼推进驱动机构设计 13

3.1  仿鱼推进黑箱输入输出参数确定 13

3.1.1  驱动元件的选择 13

3.1.2  尾部摆动频率的确定 13

3.1.3  尾鳍尾柄相位差的确定 13

3.1.4  确定水下仿生传动黑匣 14

3.2  内摆线转化机构原理 15

3.3  内摆线驱动机构结构设计 16

3.3.1  内摆线驱动机构总体结构设计 16

3.3.2  尾柄摆杆结构设计 17

3.3.3  行星轮结构设计 17

3.4  内摆线转化机构的运动分析及动力分析 18

3.4.1  尾部摆动模型 18

3.4.2  尾部运动轨迹 19

3.4.3  尾部运动动力学分析 19

3.5  本章小结 21

第四章 内摆线驱动机构造型和仿真 22

4.1  内摆线驱动机构的三维建模 22

4.2  内摆线驱动机构的仿真分析 23

4.2.1  尾柄单独驱动仿真分析 23

4.2.2  尾鳍单独驱动仿真分析 25

4.2.3  尾柄尾鳍联动仿真分析 27

4.3  本章小结 29

第五章  总结与展望 30

5.1  研究总结 30

5.2  研究展望 30

致    谢 32

参考文献 33 

第一章  绪论

1.1  论文的研究的目的和意义

二十世纪九十年代以来,运动转换机构与水下仿生学的结合和发展已经成为水下仿鱼推进器的重要研究方向,考虑到运动转换机构的原理,并且联系鱼类游动的机理，利用电子设备、机械结构和功能材料来开发模拟鱼类的操纵和推进方式,并将它应用于水下仿生机器鱼中。

    水下仿生机器鱼在以下几方面会有比较好的应用前景。

    1.军事方面：目前水下无人航行体一般大多采用传统的螺旋桨作为推进器，螺旋桨推进器的机构尺寸大、重量大噪音大、密封性能差、可靠性不足、能耗高、效率低(一般小于45%[1])、动态响应差。而水下仿生机器鱼在游动时噪声低，不容易被对方的声呐探测出，具有较大的军事价值。

    2.环境方面：水下仿生机器鱼运行效率高，在能源限制的情况下，能够进行更大范围，更长时间的检测。

    3.狭窄环境探测方面：由于水下仿生机器鱼具备的较高的机动性，可以在狭窄的管道和缝隙中进行作业，不会像一般的水下无人探测器一样遇到重重阻碍。

正是在这样的应用前景下，我们考虑到，水下仿生推进装置中必不可少的运动转换机构——旋转到直线的运动转换机构的结构及运动动力性能，对仿生推进装置的尺寸、推进性能及推进效率的影响较大，本文基于水下仿生领域对运动转换机构的要求，对往复直线型内摆线转化机构进行系统的理论研究。