平面拍揚機構動態分析及最佳設計之研究

On the Dynamic Analysis and Optimal Design of Planar Flapping Mechanisms

許嘉仁(Chia-Ren Hsu)

國立虎尾科技大學/工程學院/動力機械工程研究所/碩士(2005年)

摘要

本研究之主要目的是對平面拍揚機構進行動態分析及最佳化設計研究。本文針對四型平面拍揚機構，利用向量迴路法配合運動係數進行運動分析，推導出各型之一般化運動方程式並以四階Runge-Kutta 數值方法完成拍揚機構的動態模擬，並進行靜動力分析，求得機構各桿件間接頭的受力，作為拍揚機構在動力設計上的依據；本研究使用ALM 最佳化方法，並以機械利益最大化為目標函數，求得機械利益最大時的拍揚機構連桿尺寸，並進行分析求得拍揚機構機械利益值及翅膀桿拍打角度範圍。最佳化設計之結果，可以獲得比原型機構有較好機械利益及維持原拍揚角度範圍的連桿尺寸值。本研究中的原理及方法，可應用到其它平面機構之動態模擬及最佳化設計上。

並列摘要

The purpose of this research is to proceed the dynamic analysis and optimum design of the Planar Flapping Mechanisms. By using the Vector Loop method, the motion of four types flapping mechanisms are analyzed. The generalized equations of motion are established and the motions are simulated by the Fourth-Order Runge-Kutta numerical method.

Moreover, the kinetostatic analysis of flapping mechanisms is also analyzed. The results can be as the basis in the aspect of dynamic design of flapping mechanisms. This research defines the maximum mechanical advantage of the mechanism as the objective function for the optimum design of the link lengths of the flapping mechanisms.

According to the results of optimum design, the mechanical advantage and flap angle range of wing links are re-analyzes. The results show that the mechanical advantage of flapping mechanisms will be higher than the original mechanisms after optimum design processes are carried.

The principle and method of this research can be applied to the dynamic analysis and optimum design of others planar mechanism.

參考文獻

9.林書弘，2004，新型平面拍揚機構設計之研究，國立虎尾科技大學動力機械工程研究所，碩士論文。

14.顏國智，2001，具負載變轉速伺服滑件曲柄機構之研究，國立成功大學機械工程學系，碩士論文。

24.陳昱如，2004，具輔助輪八連桿型二足步型機器之機構設計，國立成功大學機械工程學系，碩士論文。

27.陳希賢，2003，齒輪九連桿沖床驅動機構之尺寸及彈簧最佳設計，國立成功大學機械工程學系，碩士論文。

23.洪芝青，2002，混合八連桿型步型機器馬之機構設計，國立成功大學機械工程學系，碩士論文。