專利名稱：一種鋼絲鉸接式微型撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此實(shí)用新型涉及一種微型撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)，具體涉及一種鋼絲鉸接式微型 撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)。技術(shù)背景微型飛行器是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型飛行器，它的特點(diǎn)是尺 寸在15 cm以下，重量從10 g到100 g。根據(jù)仿生學(xué)和空氣動力學(xué)研究結(jié)果可以預(yù)見 ，在翼展小于15 cm時，撲翼飛行比固定翼和旋翼飛行更具優(yōu)勢。微型撲翼飛行器由于 其體積小、重量輕、成本低等特點(diǎn)，在民用和國防領(lǐng)域有十分重要而廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)已成功試飛的撲翼機(jī)多采用四連桿機(jī)構(gòu)，具體有空間連桿、單曲柄雙搖桿、雙曲 柄雙搖桿等機(jī)構(gòu)，驅(qū)動方式有微型電機(jī)、壓電晶體、電磁驅(qū)動等方式。因?yàn)閾湟頇C(jī)構(gòu)在較高 頻率下工作，一般要求能達(dá)到IOHZ以上，撲翼機(jī)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)方式是微型撲翼機(jī)的一個關(guān) 鍵問題。現(xiàn)有四連桿機(jī)構(gòu)中各桿件的鉸接方式主要有普通剛性鉸接和柔性鉸接兩種。普通 剛性鉸接為圓環(huán)形柱體和桿件套接的方式，現(xiàn)有樣機(jī)多采用這種方式，有些還加如了微型 軸承。這種聯(lián)接方式的四連桿機(jī)構(gòu)在重量、體積和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面都很難得到保證，且要求較 高的加工精度和成本。最為關(guān)鍵的是，在高頻撲動時普通剛性鉸接所產(chǎn)生的摩擦對機(jī)構(gòu)的 撲動有很大的影響。而柔性鉸接方式的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度較差，轉(zhuǎn)動范圍較小。
實(shí)用新型內(nèi)容為了克服微型撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用普通剛性鉸接時產(chǎn)生的質(zhì)量重、體積大、 加工難成本高、摩擦影響大的問題，本實(shí)用新型提出一種鋼絲鉸接式微型撲翼飛行器驅(qū)動 機(jī)構(gòu)。一種鋼絲鉸接式微型撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于包括機(jī)座和固定于機(jī)座 上的電機(jī)，還包括固定于機(jī)座上且位于電機(jī)上方且與電機(jī)軸線垂直的主桿；主桿上對稱鉸 接著左右兩個搖桿；主桿左右兩側(cè)還分別安裝有一輔助桿，輔助桿一端與相應(yīng)側(cè)的搖桿固 接，另一端與主桿鉸接；機(jī)座上安裝有鋼絲曲柄，鋼絲曲柄相對于撲翼機(jī)構(gòu)縱向中心面對 稱，鋼絲曲柄上安裝有一大齒輪，該大齒輪與安裝于電機(jī)上的小齒輪構(gòu)成減速機(jī)構(gòu)；機(jī)座左 右兩側(cè)還分別安裝有一拉桿，拉桿一端與搖桿和鉸接，另一端與鋼絲曲柄鉸接。上述的鋼絲鉸接式微型撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于上述搖桿與主桿鉸接 處，搖桿作為需要轉(zhuǎn)動桿件，主桿作為固定桿件；輔助桿與主桿鉸接處，輔助桿作為需要轉(zhuǎn) 動桿件，主桿作為固定桿件；拉桿與搖桿和鉸接處，拉桿作為需要轉(zhuǎn)動桿件，搖桿作為固定 桿件；拉桿與鋼絲曲柄鉸接處，拉桿作為需要轉(zhuǎn)動桿件，鋼絲曲柄作為固定桿件；上述鉸接結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)動桿件為空心桿，在空心桿需要鉸接端的桿壁上鉆有兩個位 于同一直徑方向上的鋼絲孔，一鋼絲彎折后兩端伸入空心桿腔并分別從兩個鋼絲孔中穿 出，鋼絲中段和空心桿端面之間留有固定桿插入的空隙，最后鋼絲兩端向端面彎折并固定。此驅(qū)動機(jī)構(gòu)因采用鋼絲鉸接法，在重量、體積、加工難度、成本方面與現(xiàn)有的各種四連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)相比都具有絕對的優(yōu)勢。對于微型撲翼飛行器，鋼絲鉸接的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也很 容易保證。由于鋼絲很細(xì)，鋼絲與桿件的接觸面積很小，鋼絲表面也較光滑，因此鋼絲鉸接 在減小摩擦力對機(jī)構(gòu)撲動影響方面也更有效。與其他鉸接方式一個很大的不同點(diǎn)是這種鉸接方式對自由度的限制更小，在轉(zhuǎn)動 角度范圍不太大的情況下可以替代復(fù)雜的球鉸接。應(yīng)用于微型撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)，鋼絲 鉸接與其它鉸接方式相比還有一個很大的優(yōu)點(diǎn)在于鉸接位置可以非常方便的重新設(shè)定。重 設(shè)鉸接位置只需簡單地移動硅膠管即可，這使得試驗(yàn)階段更改模型參數(shù)變得更為簡單。
附圖1是鋼絲鉸接結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)動桿件的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是圖1的剖視圖；附圖3是鋼絲鉸接結(jié)構(gòu)的裝配示意圖；附圖4是鋼絲鉸接式微型撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)等軸示意圖；附圖5是鋼絲鉸接式微型撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)正視圖。圖6是微型撲翼飛行器的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。圖7是另一種方案示意圖。圖中標(biāo)號名稱1.鉸接結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)動桿件，2.鋼絲孔，3.鋼絲，4.鉸接結(jié)構(gòu)中固 定桿件，5.硅膠管，11.主桿，12.機(jī)座，13.電機(jī)，14.齒輪，15.鋼絲曲柄，16.拉桿，17.搖桿，18.輔助桿，19.縱向中心面，20.機(jī)翼，21.平尾，22.垂尾。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型采用對稱的雙空間四連桿結(jié)構(gòu)，以微型直流電機(jī)為動力源，所有桿 件鉸接處均采用鋼絲鉸接法。以下分別從鋼絲鉸接結(jié)構(gòu)和整體構(gòu)造兩方面來介紹此微型撲 翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)。一對鉸接桿件中，本文中將需要轉(zhuǎn)動的桿件成為轉(zhuǎn)動桿件，另一桿件為固定桿件。 轉(zhuǎn)動桿件采用空心桿，在需要鉸接的一端離端面3 4mm處，鉆一個比細(xì)鋼絲直徑略大的鋼 絲孔。將鋼絲的兩端從空心桿待鉸接的端面穿入空心桿中，再將鋼絲兩端分別從鋼絲孔中 穿出。使在鋼絲中段和空心桿端面之間留有剛好夠鉸接結(jié)構(gòu)中固定桿插入的空隙，通過拉 鋼絲兩端控制此空隙大小使固定桿插入時的松緊適宜。最后將鋼絲兩端向端面彎折，并用 膠水固定鋼絲兩端在轉(zhuǎn)動桿上的位置。將固定桿插入鋼絲與轉(zhuǎn)動桿桿端面形成的間隙中， 并在固定桿上套兩個長Imm左右的硅膠管固定鋼絲圈在固定桿上的位置，一個鉸接結(jié)構(gòu)便 完成了。此機(jī)構(gòu)中，電機(jī)座套在主桿上，電機(jī)安裝在電機(jī)座上，電機(jī)座上還安裝有減速齒 輪。曲柄鋼絲穿過最后一級減速齒輪中心，曲柄鋼絲相對于撲翼機(jī)構(gòu)縱向中心面對稱。兩 搖桿鉸接在主桿上，在縱向以略大于一鋼絲直徑距離錯開。左右拉桿兩端都分別與搖桿和 曲柄相鉸接，左右曲柄即曲柄鋼絲的左半部和右半部。機(jī)構(gòu)左右都分別構(gòu)成了一套四連桿 結(jié)構(gòu)，且相對縱向中心面對稱。為了固定搖桿的轉(zhuǎn)動方向，增加一輔助桿。輔助桿的一端與 搖桿固接，另一端與主桿鉸接，使搖桿、輔助固定桿、主桿形成一個三角形。此機(jī)構(gòu)中所有鉸 接處，在主桿上均套上兩硅膠管于鋼絲兩端。[0022]實(shí)施例一如圖6所示，為一微型撲翼飛行器的機(jī)械結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型作為其驅(qū)動機(jī)構(gòu)安裝 于機(jī)身前部。本實(shí)施例選用扇形機(jī)翼，平尾加垂尾布局，翼展140mm，長200mm。主桿1和搖桿 7為直徑Imm的碳纖棒，拉桿6為0. 5mm* 1. 2mm的碳纖管。共有8處需要鉸接，均采用直徑 0. Imm鋼絲的鋼絲鉸接法。實(shí)施例二 如圖7所示，減速機(jī)構(gòu)可以是一級也可以是兩級或多級。輔助桿可以融合在機(jī)翼 中，此時驅(qū)動機(jī)構(gòu)中就沒有輔助桿了。
權(quán)利要求1. 一種鋼絲鉸接式微型撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于包括機(jī)座(12)和固定于機(jī)座上的電機(jī)(13)，還包括固定于機(jī)座上且位于電機(jī)上方且 與電機(jī)軸線垂直的主桿(11);主桿(11)上對稱鉸接著左右兩個搖桿(17)；主桿(11)左右兩側(cè)還分別安裝有一輔助 桿(18)，輔助桿(18) 一端與相應(yīng)側(cè)的搖桿固接，另一端與主桿鉸接；機(jī)座上安裝有鋼絲曲柄(15)，鋼絲曲柄相對于撲翼機(jī)構(gòu)縱向中心面對稱，鋼絲曲柄上 安裝有一大齒輪，該大齒輪與安裝于電機(jī)上的小齒輪構(gòu)成減速機(jī)構(gòu)；機(jī)座左右兩側(cè)還分別安裝有一拉桿(16)，拉桿(16) —端與搖桿(17)和鉸接，另一端與 鋼絲曲柄鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼絲鉸接式微型撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于 上述搖桿(17)與主桿(11)鉸接處，搖桿作為需要轉(zhuǎn)動桿件，主桿作為固定桿件；輔助 桿(18)與主桿(11)鉸接處，輔助桿作為需要轉(zhuǎn)動桿件，主桿作為固定桿件；拉桿(16)與搖 桿(17)和鉸接處，拉桿作為需要轉(zhuǎn)動桿件，搖桿作為固定桿件；拉桿(16)與鋼絲曲柄(15) 鉸接處，拉桿作為需要轉(zhuǎn)動桿件，鋼絲曲柄作為固定桿件；上述鉸接結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)動桿件為空心桿，在空心桿需要鉸接端的桿壁上鉆有兩個位于同 一直徑方向上的鋼絲孔，一鋼絲彎折后兩端伸入空心桿腔并分別從兩個鋼絲孔中穿出，鋼 絲中段和空心桿端面之間留有固定桿插入的空隙，最后鋼絲兩端向端面彎折并固定。
專利摘要一種鋼絲鉸接式微型撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)，屬撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)。它包括機(jī)座(12)、電機(jī)(13)、主桿(11)；主桿(11)上鉸接左右兩個搖桿(17)；主桿(11)左右兩側(cè)還分別安裝一輔助桿(18)，輔助桿(18)一端與相應(yīng)側(cè)的搖桿固接，另一端與主桿鉸接；機(jī)座上安裝有鋼絲曲柄(15)，鋼絲曲柄相對于撲翼機(jī)構(gòu)縱向中心面對稱，鋼絲曲柄上安裝有一大齒輪，該大齒輪與安裝于電機(jī)上的小齒輪構(gòu)成減速機(jī)構(gòu)；機(jī)座左右兩側(cè)還分別安裝有一拉桿(16)，拉桿(16)一端與搖桿(17)和鉸接，另一端與鋼絲曲柄鉸接。此驅(qū)動機(jī)構(gòu)因采用鋼絲鉸接法，在重量、體積、加工難度、成本方面與現(xiàn)有的各種四連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)相比都具有絕對的優(yōu)勢。
文檔編號B64C33/02GK201825236SQ201020565158
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者徐勇志, 梅寒飛 申請人:南京航空航天大學(xué)