專利名稱：仿昆蟲翼螺旋槳的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于飛機(jī)飛行的螺旋槳。
根據(jù)飛行方式的不同，飛機(jī)可以分成兩種固定翼式和螺旋翼式。對(duì)于螺旋翼式，如直升飛機(jī)，它雖然能垂直起落，但其飛行速度和靈活程度均不理想，而且所需要的功率也很大。
仿生學(xué)科學(xué)家經(jīng)過不斷觀察和實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了昆蟲飛行的原理是利用其身體兩側(cè)翅膀振動(dòng)，從而產(chǎn)生一股向后傾斜的氣流，然后利用其反作用力，向前飛行，它的翅膀周期地上抬和下拍，形成一個(gè)“8”字形雙扭線，應(yīng)該注意的是昆蟲翼在上抬和下拍時(shí)，翼剖面和“8”字形中線之間的角度是不同的。
本發(fā)明的目的，是根據(jù)上述昆蟲飛行原理，提出一種類似于昆蟲翼飛行理論的飛機(jī)螺旋槳，這種螺旋槳機(jī)構(gòu)與一般雙螺旋槳的不同之處是，固定槳葉的軸在圍繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，自己本身也周期擺動(dòng)，這樣就能產(chǎn)生一股向后傾斜的氣流，利用其反作用力，作仿昆蟲式的飛行，從而達(dá)到飛機(jī)節(jié)省能耗、靈活轉(zhuǎn)向且飛行速度快的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的用于連結(jié)飛機(jī)機(jī)身和螺旋機(jī)構(gòu)的主承重軸，其一端伸入固定螺旋機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)箱體中，并通過軸承固定在封閉旋轉(zhuǎn)箱體的動(dòng)力輸入端蓋和封閉端蓋上，在箱體內(nèi)的主承重軸上，套裝著兩個(gè)凸輪——主控凸輪和操作凸輪，主控凸輪通過螺栓和定位銷固定在主承重軸上，操作凸輪則通過花鍵套入主控凸輪中。
在與主承重軸垂直的方向，有兩根用來支撐安裝螺旋槳的偏心軸，它們通過滾動(dòng)軸承和錐形推力軸承固定在旋轉(zhuǎn)箱體的另外兩個(gè)壁上，偏心軸的具體安裝位置是兩偏心軸的長軸軸心的連線與主承重軸交叉在主控凸輪的凸起與凹下部分的中心，偏心軸的短軸壓在主承重軸上限位圈與兩個(gè)凸輪的曲面之間，偏心軸的長軸伸出箱體外，偏心槳葉固定在長軸上。
下面結(jié)合附圖加以詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡圖；圖2為本發(fā)明圖1中A-A剖面圖；圖3為本發(fā)明主控凸輪的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明操縱凸輪的結(jié)構(gòu)圖；圖5為主控凸輪與操縱凸輪曲面軌跡展開圖；圖6為本發(fā)明在飛機(jī)機(jī)身上的位置圖。
如圖所示本發(fā)明在飛機(jī)機(jī)身上的安裝位置如圖6所示，即螺旋槳旋轉(zhuǎn)后形成的平面與地面垂直。主承重軸7伸入旋轉(zhuǎn)箱體1內(nèi)，旋轉(zhuǎn)箱體1通過封閉其兩端口的動(dòng)力輸出端蓋9和封閉端蓋6上的兩個(gè)軸承11固定在主承重軸7上，主控凸輪3安裝在主承重軸7上并通過定位銷和螺栓固定，其位置要求為當(dāng)螺旋槳的槳葉10旋轉(zhuǎn)到其軸線與地平面垂直時(shí)，偏心軸2的軸頭正好與主控凸輪3的凸起部位的起始點(diǎn)接觸，這樣可以保證當(dāng)槳葉10旋轉(zhuǎn)到軸心線與地平線夾角45°時(shí)，槳葉面開始水平于地面。
主控凸輪3為圓桶狀，它的一個(gè)端面是平齊的，另一端則為曲面，沿其曲面一周，四分之一部分為凸起平面，二分之一部分為凹下平面，凸起與凹下之間的垂直距離為偏心軸偏心距的1.42倍。其余四分之一部分則是凸起和凹下之間的過渡曲面。
操作凸輪4的形狀如同“凸”字，中間空心，兩端平齊，它的凸肩部位是曲面，沿其曲面一周，四分之一部分為凸起平面，二分之一部分為凹下平面，凸起與凹下之間的垂直距離為偏心軸偏心距的1倍。其余四分之一部分則是凸起和凹下之間的過渡曲面。
在操作凸輪4的凹下部分的正上方有一月牙形凸起，其凸起的作用是在低速的情況下，偏心軸2仍按照凸輪軌跡運(yùn)行。
將上述的兩凸輪的曲面展開，其軌跡則如圖5所示，圖中X2為主控凸輪3的曲面軌跡，X1為操作凸輪4曲面軌跡。
主控凸輪3的軸向位置偏心槳葉10兩連心線在主控凸輪3的凸起與凹下之間距離的二分之一加上偏心軸頭半徑的位置上，操作凸輪4在縮到底時(shí)，其凹下部分與主控凸輪3下部平齊；而操作凸輪4被推出時(shí)其凸起部分與主控凸輪3的凸起部分平齊。
操作凸輪4套裝在主控凸輪3與主承重軸7之間，主控凸輪3的內(nèi)壁與操作凸輪4的外壁為花鍵配合，所以操作凸輪4只能在主控凸輪3內(nèi)沿軸軸向滑動(dòng)，而不能隨意轉(zhuǎn)動(dòng)。
操作凸輪4的底部與主控凸輪3的內(nèi)壁以及主承重軸7三者形成一個(gè)密封的空腔，主承重軸7上有一注油孔12與之相通，沿主承重軸7內(nèi)的油道向此空腔中注入或吸出高壓油，可以實(shí)現(xiàn)操作凸輪4在主承重軸7與主控凸輪3之間推出或縮回。
兩偏心軸2以旋轉(zhuǎn)箱體1的側(cè)壁作支點(diǎn)，長軸在旋轉(zhuǎn)箱體1外，固定偏心槳葉10，短軸在旋轉(zhuǎn)箱體1內(nèi)，壓在兩凸輪的曲面與主承重軸7上的限位圈5之間。
偏心槳葉10的形狀為蝴蝶翅狀，其長短邊長之比為1∶0.86-0.7，長短邊之間的夾角為20°-30°，固定槳葉的偏心軸將槳葉面分成兩部分，靠近短邊的面積與靠近長邊的面積之比為1.3-1.5∶1。
工作時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)動(dòng)力輸入齒輪8和動(dòng)力輸入端蓋9傳遞給旋轉(zhuǎn)箱體1，旋轉(zhuǎn)箱體1帶動(dòng)偏心軸2繞主承重軸7旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，由于槳葉10為偏心槳葉，所以槳葉面承受空氣作用后，會(huì)給偏心軸2一個(gè)扭力，偏心軸2的軸頭即沿主控凸輪3或操作凸輪4的曲面軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)，槳葉10則表現(xiàn)為周期擺動(dòng)角度。
如果偏心軸2按主控凸輪3的曲面軌跡運(yùn)行，把槳葉10垂直于地面向上時(shí)，作為0°界定，在槳葉10下旋時(shí)，即偏心軸旋轉(zhuǎn)0°-45°，槳葉10逐漸變?yōu)榕c地平面水平，從45°-135°，槳葉10由于主控凸輪3對(duì)偏心軸頭的作用，使得偏心軸2迫使槳葉10產(chǎn)生水平向下大面積下拍運(yùn)動(dòng)，即產(chǎn)生類似于昆蟲翅的下拍效果；從135°-180°，由于主控凸輪3曲面軌跡改變，以及偏心槳葉10受力和偏心軸2的共同作用，槳葉10轉(zhuǎn)角，槳葉10又從水平于地平面逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇诘仄矫?，?80°-360°(0°)，軌跡面平直，即產(chǎn)生類似于昆蟲翅上抬時(shí)的效果。
如果操作凸輪4被高壓油推出，偏心軸2則根據(jù)操作凸輪4的曲面軌跡運(yùn)行，改變槳葉10上旋時(shí)的角度的大小，使槳葉10由于受切風(fēng)力而產(chǎn)生拉力，這樣可以控制飛機(jī)飛行速度。
上述過程，體現(xiàn)為偏心軸2繞凸輪一周，改變兩次槳葉的方向，產(chǎn)生下拍、上抬的效果。
由于采用上述措施，使得仿昆蟲飛機(jī)與現(xiàn)行直升飛機(jī)在同樣提升力的條件下，整體體積減小，而且可以節(jié)省能耗，使飛機(jī)轉(zhuǎn)向靈活，飛行速度也大大加快。
權(quán)利要求
1.一種仿昆蟲翼螺旋槳，其特征在于它由主承重軸、旋轉(zhuǎn)箱體、主控凸輪、操作凸輪、偏心軸、偏心槳葉等組成，主承重軸的一端伸入固定螺旋機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)箱體中，并通過軸承固定在封閉旋轉(zhuǎn)箱體的動(dòng)力輸入端蓋和封閉端蓋上，在箱體內(nèi)的主承重軸上，套裝著兩個(gè)凸輪——主控凸輪和操作凸輪，主控凸輪通過螺栓和定位銷固定在主承重軸上，操作凸輪則通過花鍵套入主控凸輪中；兩根用來支撐安裝螺旋槳的偏心軸通過滾動(dòng)軸承和錐形推力軸承固定在旋轉(zhuǎn)箱體上與主承重軸垂直方向的另外兩個(gè)壁上；兩偏心軸的長軸軸心的連線與主承重軸交叉在主控凸輪的凸起與凹下部分的中心，偏心軸的短軸壓在主承重軸上的限位圈與兩個(gè)凸輪的曲面之間，偏心軸的長軸伸出箱體外，槳葉安裝在其上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿昆蟲翼螺旋槳，其特征在于當(dāng)螺旋槳的槳葉旋轉(zhuǎn)到其軸線與地平面垂直時(shí)，偏心軸的軸頭正好處于主控凸輪的凸起部位的起始點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿昆蟲翼螺旋槳，其特征在于主控凸輪為圓桶狀，它的一個(gè)端面是平齊的，另一端則為曲面，沿其曲面一周，四分之一部分為凸起平面，二分之一部分為凹下平面，凸起與凹下之間的垂直距離為偏心軸偏心距的1.42倍；其余四分之一部分則是凸起和凹下之間的過渡曲面；操作凸輪的形狀如同“凸”字，中間空心，兩端平齊，它的凸肩部位是曲面，沿其曲面一周，四分之一部分為凸起平面，二分之一部分為凹下平面，凸起與凹下之間的垂直距離為偏心軸偏心距的1倍；其余四分之一部分則是凸起和凹下之間的過渡曲面；在操作凸輪的凹下部分的正上方有一月牙形凸起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿昆蟲翼螺旋槳，其特征在于操作凸輪的底部與主控凸輪的內(nèi)壁以及主承重軸三者形成一個(gè)密封的空腔，主承重軸上的注油孔開口于空腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿昆蟲翼螺旋槳，其特征在于偏心槳葉的形狀為蝴蝶翅狀，其長短邊長之比為1∶0.86-0.7，長短邊之間的夾角為20°-30°，固定槳葉的偏心軸將槳葉面分成兩部分，靠近短邊的面積與靠近長邊的面積之比為1.3-1.5∶1。
全文摘要
一種仿昆蟲翼螺旋槳,由主承重軸、旋轉(zhuǎn)箱體、主控凸輪、操作凸輪、偏心軸、偏心槳葉等組成,偏心軸的短軸壓在兩凸輪的曲面上,當(dāng)旋轉(zhuǎn)箱體旋轉(zhuǎn)時(shí),帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)偏心軸沿凸輪曲面軌跡轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生偏心槳葉擺動(dòng)的效果,本發(fā)明具有體積小,節(jié)省能耗,起降轉(zhuǎn)向靈活、飛行速度快等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B64C11/00GK1258620SQ9911174
公開日2000年7月5日 申請(qǐng)日期1999年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月18日
發(fā)明者李晉銘, 王成學(xué), 王金虎 申請(qǐng)人:李晉銘, 王成學(xué), 王金虎