一種仿鳥撲翼機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種仿鳥撲翼機構(gòu)，屬于撲翼飛行器【技術(shù)領(lǐng)域】。該機構(gòu)主要包括：左傳動箱、左從動齒輪、機架、右從動齒輪、右傳動箱、右撲翼、右主動齒輪、右軸、同步軸、左軸、左主動齒輪以及右撲翼等；左、右傳動箱的箱體通過軸承對稱安裝在機架的兩側(cè)，左、右從動齒輪分別與左、右傳動箱的箱體固定聯(lián)接并分別與左、右主動齒輪嚙合，形成撲翼機構(gòu)的主傳動系統(tǒng)，左、右撲翼同步等速拍動產(chǎn)生飛行器所需要的升力，左、右控制舵機通過左、右傳動箱內(nèi)的錐齒輪傳動構(gòu)成撲翼機構(gòu)的氣動力方向控制機構(gòu)，通過改變左、右撲翼的初始安裝方位來改變升力的方向。本發(fā)明具有升力更大更平穩(wěn)、動平衡性能好、傳動效率高、使用壽命長、升力方向控制靈敏等優(yōu)點。
【專利說明】一種仿鳥撲翼機構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于撲翼飛行器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種仿鳥撲翼機構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]由于鳥類撲動的復(fù)雜性，仿鳥撲翼的驅(qū)動機構(gòu)研究已成為非常重要的研究課題?，F(xiàn)在大部分的撲翼飛行器只能實現(xiàn)簡單的上下?lián)鋭?，如單曲柄雙搖桿機構(gòu)的撲翼機構(gòu)，此類撲翼機撲動頻率低、升力小，難以控制飛行器的飛行穩(wěn)定性。公知的撲翼飛行器(CN201380963Y)有一對撲翼上下拍動產(chǎn)生升力，同時撲翼可變向運動以改變升力方向，撲翼上方設(shè)有一個螺旋槳以提高升力。因此，其控制系統(tǒng)既要控制螺旋槳的轉(zhuǎn)動，又要控制撲翼的拍動，飛行器控制機構(gòu)較復(fù)雜。
[0003]另一種類撲翼飛行器(CN102582832A)利用四個半轉(zhuǎn)翼對稱布置在機體的兩側(cè)，半轉(zhuǎn)翼既公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生定向的氣動力，通過銷齒輪和兩凸輪嚙合控制半轉(zhuǎn)翼的方位，從而改變氣動力的方向。但其產(chǎn)生升力的撲翼機構(gòu)復(fù)雜，尤其是與銷齒輪嚙合的內(nèi)凸輪占用空間大、轉(zhuǎn)動慣量大、氣動方向控制不靈敏。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有撲翼飛行器中撲翼機構(gòu)的不足，本發(fā)明提供一種仿鳥撲翼機構(gòu)，以期該撲翼機構(gòu)具有升力更大更平穩(wěn)、動平衡性能好、傳動效率高、使用壽命長、升力方向控制靈敏等優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明所提供的一種仿鳥撲翼機構(gòu)主要包括:左傳動箱、左從動齒輪、機架、右從動齒輪、右傳動箱、右撲翼、右主動齒輪、右軸、同步軸、左軸、左主動齒輪、右撲翼；所述左傳動箱和右傳動箱結(jié)構(gòu)組成完全相同，分別位于機架的左右兩側(cè)，并關(guān)于機架的對稱平面完全對稱，左傳動箱和右傳動箱的箱體通過軸承分別安裝在機架的兩側(cè)；左從動齒輪與左傳動箱的箱體固接，軸線與箱體的回轉(zhuǎn)軸線同軸；右從動齒輪與右傳動箱的箱體固接，軸線與箱體的回轉(zhuǎn)軸線同軸；右撲翼與右傳動箱的輸出軸固接，撲翼平面與輸出軸的軸線平行，左撲翼與左傳動箱的輸出軸固接，撲翼平面也與輸出軸的軸線平行；所述左主動齒輪和右主動齒輪分別位于左從動齒輪和右從動齒輪的下方，左主動齒輪與左從動齒輪嚙合，兩者的軸線在空間交叉成90°，右主動齒輪與右從動齒輪嚙合，兩者的軸線在空間也交叉成90°，左主動齒輪和右主動齒輪的軸線位于同一軸線上；所述左軸和右軸分別通過軸承安裝在機架的兩側(cè)，兩者的軸線位于同一軸線上，并分別與同步軸固接，左主動齒輪與左軸的軸線相同并固接，右主動齒輪與右軸的軸線相同并固接。
[0006]進一步的，所述左傳動箱和右傳動箱的結(jié)構(gòu)組成完全相同，由空心軸、半球殼、小齒輪軸、大齒輪軸、主動齒輪、從動齒輪、輸出軸、平衡塊)組成；空心軸與半球殼固接形成傳動箱的箱體，小齒輪軸通過軸承安裝在空心軸的內(nèi)孔中，大齒輪軸通過軸承安裝在半球殼的圓柱段，輸出軸通過軸承安裝在半球殼的一端，而平衡塊與半球殼另一端固接；主動齒輪與大齒輪軸一端固接，從動齒輪與輸出軸固接，小齒輪軸和大齒輪軸的軸線垂直且軸端的兩個錐齒輪嚙合形成傳動減速比為2 ;輸出軸和大齒輪軸的軸線垂直，主動齒輪和從動齒輪嚙合，速比為I。
[0007]更進一步的，所述的小齒輪軸(20)與右舵機(17)的輸出軸聯(lián)接且同軸，左舵機
(15)和右舵機(17)分別通過左支架(16)和右支架(19)與機架(3)固接。
[0008]進一步的,所述左主動齒輪和左從動齒輪都為螺旋角為45°的左旋斜齒輪,結(jié)構(gòu)完全相同，而右主動齒輪和右從動齒輪都為螺旋角為45°的右旋斜齒輪,結(jié)構(gòu)完全相同。
[0009]進一步的，所述的左撲翼和右撲翼都是形狀為矩形的平面薄片，大小相同，矩形的一邊平行于輸出軸的軸線，平面薄片關(guān)于輸出軸(35)軸線對稱。
[0010]進一步的，所述的左軸和右軸結(jié)構(gòu)完全相同，分別與左電機和右電機的輸出軸固定聯(lián)接。
[0011]本發(fā)明的科學(xué)原理如下:
[0012]當(dāng)小齒輪軸相對于機架固定不動時，左傳動箱逆時針轉(zhuǎn)動一周，由于傳動箱內(nèi)的齒輪總速比為2，左撲翼逆時針轉(zhuǎn)動半周；同時由于左傳動箱和右傳動箱分別通過一對左旋45°斜齒輪嚙合和一對右旋45°斜齒輪嚙合并由同步軸聯(lián)接保持等速異向轉(zhuǎn)動，右撲翼順時針轉(zhuǎn)動半周。設(shè)定左撲翼和右撲翼平行且距離最小時的傳動箱位置為初始狀態(tài)，傳動箱回轉(zhuǎn)時左撲翼和右撲翼在轉(zhuǎn)動過程中將產(chǎn)生類似鳥翅拍動形成拍動升力和類似昆蟲翅急拍與急張形成的拍張升力。因此，本發(fā)明的撲翼機構(gòu)能產(chǎn)生更大的升力。
[0013]當(dāng)左、右傳動箱等速轉(zhuǎn)動時，實時改變小齒輪軸的轉(zhuǎn)角，即可改變左、右撲翼的初始方位，從而改變升力大小和方向。由于撲翼形狀對稱于輸出軸線，撲翼上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動阻力矩很小，同時輸出軸與小齒輪軸之間的傳動采用效率高的齒輪傳動，轉(zhuǎn)動慣量小，結(jié)構(gòu)緊湊。因此，本發(fā)明的撲翼機構(gòu)能靈活改變升力的大小和方向，具有控制力矩小和反應(yīng)速度快等優(yōu)點。
[0014]平衡塊能平衡傳動箱偏心運動質(zhì)量產(chǎn)生的離心力和動力矩，大大減小了對機架的激振力，能適應(yīng)撲翼高速運動的要求。因此，本發(fā)明的撲翼機構(gòu)具有優(yōu)良的運動平穩(wěn)性。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0016]1、左、右撲翼同步運動能產(chǎn)生拍動升力和拍張升力，撲翼機構(gòu)的升力更大更平穩(wěn)；
[0017]2、能靈活改變升力的大小和方向，控制力矩小、反應(yīng)速度快；
[0018]3、機構(gòu)的動平衡性能好、傳動效率高、使用壽命長。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明仿鳥撲翼機構(gòu)主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1、左傳動箱；2、左從動齒輪；3、機架；4、右從動齒輪；5、右傳動箱；6、右撲翼；7、右電機；8、右主動齒輪；9、右軸；10、同步軸；11、左軸；12、左主動齒輪；13、左電機；14、左撲翼；15、左舵機；16、左支架；17、右舵機；18、滑動軸承；19、右支架；20、小齒輪軸；21、空心軸；22、輸出軸；23、從動齒輪；24、主動齒輪；25、半球殼；26、大齒輪軸；27、平衡塊。

【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的描述。但本發(fā)明不局限于下述實施例。
[0023]左電機(13)和右電機(7)分別通過同規(guī)格連接螺釘固定在機架(3)上，兩電機輸出軸通過緊定螺釘分別與左軸(11)和右軸(9)固接，左軸(11)和右軸(9)通過滾動軸承支撐在機架(3)中，左軸(11)和右軸(9)分別與同步軸(10)聯(lián)接，并用螺釘進行固定。左主動齒輪(12)和右主動齒輪(8)分別空套在左軸(11)和右軸(9)上，通過緊定螺釘固接傳遞動力。
[0024]左從動齒輪(2)和右從動齒輪(4)分別通過螺釘與左、右傳動箱的箱體形成固定聯(lián)接，并分別與左主動齒輪(12)和右主動齒輪(9)嚙合傳動，形成撲翼機構(gòu)的主傳動系統(tǒng)。當(dāng)電機運轉(zhuǎn)時，左、右傳動箱同步作異向轉(zhuǎn)動。
[0025]左撲翼(14)和右撲翼(6)規(guī)格完全相同。左傳動箱⑴和右傳動箱(5)組成部件完全相同?？招妮S(21)安裝在半球殼(25)的孔中，并用螺釘固定形成可以轉(zhuǎn)動的箱體?？招妮S(21)通過兩個滾動軸承支承在機架(3)中，使傳動箱體可以空心軸(21)的軸線為中心相對于機架(3)轉(zhuǎn)動。
[0026]小齒輪軸(20)的一端由滾動軸承支撐在空心軸(21)的內(nèi)孔中，另一端由滑動軸承(18)支撐，滑動軸承(18)套在空心軸(21)的軸端并用螺釘固定。大齒輪軸(26)由滾動軸承支撐在半球殼(25)的內(nèi)孔中，軸端裝配主動齒輪(24)，并用螺釘固定。輸出軸(22)由滾動軸承支撐在半球殼的孔中，軸端用螺釘進行軸向固定。平衡塊(27)通過螺紋與半球殼聯(lián)接。
[0027]左舵機(15)和右舵機(17)分別與左支架(16)和右支架(19)固接，并用螺釘與機架(3)固定。左舵機(15)和右舵機(17)的輸出軸分別與傳動箱內(nèi)的小齒輪軸(20)軸端的內(nèi)齒哨合。舵機的輸出可以改變撲翼的初始方位。
【權(quán)利要求】
1.一種仿鳥撲翼機構(gòu),其特征在于,該撲翼機構(gòu)包括左傳動箱(I)、左從動齒輪(2)、機架⑶、右從動齒輪⑷、右傳動箱(5)、右撲翼(6)、右主動齒輪⑶、右軸(9)、同步軸(10)、左軸(11)、左主動齒輪(12)、左撲翼(14);所述左傳動箱(I)和右傳動箱(5)分別位于機架(3)的左右兩側(cè)，結(jié)構(gòu)組成完全相同，并關(guān)于機架(3)的對稱平面完全對稱，左傳動箱(I)和右傳動箱(5)的箱體通過軸承分別安裝在機架(3)的兩側(cè)；左從動齒輪(2)與左傳動箱(I)的箱體固接，軸線與箱體的回轉(zhuǎn)軸線同軸；右從動齒輪(4)與右傳動箱(5)的箱體固接，軸線與箱體的回轉(zhuǎn)軸線同軸；右撲翼(6)與右傳動箱(5)的輸出軸固接，撲翼平面與輸出軸的軸線平行，左撲翼(14)與左傳動箱(I)的輸出軸固接，撲翼平面也與輸出軸的軸線平行；所述左主動齒輪(12)和右主動齒輪(8)分別位于左從動齒輪(2)和右從動齒輪(4)的下方，左主動齒輪(12)與左從動齒輪(2)嚙合，兩者的軸線在空間交叉成90°，右主動齒輪(8)與右從動齒輪(4)嚙合，兩者的軸線在空間也交叉成90°，左主動齒輪(12)和右主動齒輪(8)的軸線位于同一軸線上；所述左軸(11)和右軸(9)分別通過軸承安裝在機架(3)的兩側(cè)，兩者的軸線位于同一軸線上，并分別與同步軸(10)固接，左主動齒輪(12)與左軸(11)的軸線相同并固接，右主動齒輪(8)與右軸(9)的軸線相同并固接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種仿鳥撲翼機構(gòu)，其特征在于，所述左傳動箱(I)和右傳動箱(5)的結(jié)構(gòu)組成完全相同，由空心軸(21)、半球殼(25)、小齒輪軸(20)、大齒輪軸(26)、主動齒輪(24)、從動齒輪(23)、輸出軸(22)、平衡塊(27)組成；所述空心軸(21)與半球殼(25)固接形成傳動箱的箱體，小齒輪軸(20)通過軸承安裝在空心軸(21)的內(nèi)孔中，大齒輪軸(26)通過軸承安裝在半球殼(25)的圓柱段，輸出軸(22)通過軸承安裝在半球殼(25)的一端，而平衡塊(27)與半球殼(25)另一端固接；所述主動齒輪(24)與大齒輪軸(26) —端固接，從動齒輪(23)與輸出軸(22)固接，小齒輪軸(20)和大齒輪軸(26)的軸線垂直且軸端的兩個錐齒輪嚙合形成傳動減速比為2 ;輸出軸(22)和大齒輪軸(26)的軸線垂直，主動齒輪(24)和從動齒輪(23)嚙合，速比為I。
3.如權(quán)利要求2所述的一種仿鳥撲翼機構(gòu)，其特征在于,所述的小齒輪軸(20)與右舵機(17)的輸出軸聯(lián)接且同軸，左舵機(15)和右舵機(17)分別通過左支架(16)和右支架(19)與機架(3)固接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種仿鳥撲翼機構(gòu)，其特征在于，所述左主動齒輪(12)和左從動齒輪(2)都為螺旋角為45°的左旋斜齒輪,結(jié)構(gòu)完全相同,而右主動齒輪(8)和右從動齒輪(4)都為螺旋角為45°的右旋斜齒輪,結(jié)構(gòu)完全相同。
5.如權(quán)利要求1所述的一種仿鳥撲翼機構(gòu)，其特征在于，所述的左撲翼(14)和右撲翼(6)都是形狀為矩形的平面薄片，大小相同，矩形的一邊平行于輸出軸(22)的軸線，平面薄片關(guān)于輸出軸(22)軸線對稱。
6.如權(quán)利要求1所述的一種仿鳥撲翼機構(gòu)，其特征在于，所述的左軸(11)和右軸(9)結(jié)構(gòu)完全相同，分別與左電機(13)和右電機(7)的輸出軸固定聯(lián)接。
【文檔編號】B64C33/02GK104192307SQ201410446598
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】張玉華, 王孝義, 李彪, 陳富強, 邱支振 申請人:安徽工業(yè)大學(xué)