專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)機(jī)翼?yè)湟砑耙砻嬷鲃?dòng)扭轉(zhuǎn)的撲翼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于仿生學(xué)撲翼飛行驅(qū)動(dòng)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)機(jī)翼?yè)湟砑耙砻嬷鲃?dòng)扭轉(zhuǎn)的撲翼裝置。
背景技術(shù)：
昆蟲類撲翼飛行器屬于仿生學(xué)撲翼飛行器。昆蟲類撲翼方式在自然界中廣泛存在，從空氣動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)看可以同時(shí)獲得較高的升力和向前的推力以實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)飛行。昆蟲撲翼方式具體是繞翼根旋轉(zhuǎn)軸的周期拍動(dòng)，包括繞翼根旋轉(zhuǎn)軸的拍動(dòng)和繞拍動(dòng)翼展方向旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，即:翼面拍動(dòng)和翼面扭轉(zhuǎn)。其中向前下方的拍動(dòng)稱為下拍，向后上方的拍動(dòng)稱為上拍，每個(gè)拍動(dòng)周期分為上拍和下拍兩個(gè)階段。其中上拍階段，開始時(shí)翼面攻角為0°，上拍過(guò)程中攻角變大，到中間位置時(shí)，攻角和速度達(dá)到最大值，之后攻角逐漸變小至0°。下拍階段，開始時(shí)機(jī)翼攻角為0°，下拍過(guò)程中攻角減小到最小值，之后再逐漸增加到0°。昆蟲通過(guò)這種撲翼方法，以獲得較大的升力和推力。由于昆蟲類撲翼運(yùn)動(dòng)方式較為復(fù)雜，現(xiàn)有的仿生撲翼飛行器多采用單自由度撲翼方式，即:現(xiàn)有撲翼裝置僅能實(shí)現(xiàn)翼面拍動(dòng)，而不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)翼面扭轉(zhuǎn)。而若想同時(shí)模擬昆蟲類撲翼運(yùn)動(dòng)中的翼面扭轉(zhuǎn)則往往需要為兩側(cè)的機(jī)翼安裝額外的扭轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并要增加傳動(dòng)裝置以確保兩側(cè)機(jī)翼繞翼展方向旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)彼此同步以及確保翼面扭轉(zhuǎn)節(jié)奏與翼面拍動(dòng)的節(jié)奏匹配。這種方式不僅增加了機(jī)械設(shè)計(jì)的困難，更會(huì)極大地提高撲翼裝置的總體重量，導(dǎo)致飛行器整體設(shè)計(jì)失敗。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有撲翼飛行器驅(qū)動(dòng)裝置僅能實(shí)現(xiàn)翼面拍動(dòng)，而不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)翼面扭轉(zhuǎn)，若要同時(shí)實(shí)現(xiàn)則需要為兩側(cè)的機(jī)翼安裝額外的扭轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，不僅增加了機(jī)械設(shè)計(jì)的困難，更會(huì)極大地提高撲翼·裝置的總體重量，導(dǎo)致飛行器整體設(shè)計(jì)失敗的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)機(jī)翼?yè)湟砑耙砻嬷鲃?dòng)扭轉(zhuǎn)的撲翼裝置。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下:—種實(shí)現(xiàn)機(jī)翼?yè)湟砑耙砻嬷鲃?dòng)扭轉(zhuǎn)的撲翼裝置，包括撲翼?yè)u桿、兩個(gè)球鉸銷、機(jī)翼扭轉(zhuǎn)連桿、從動(dòng)錐齒輪、機(jī)翼扭轉(zhuǎn)曲柄、右側(cè)撲翼連桿、右側(cè)撲翼曲柄、右側(cè)撲翼直齒輪、左側(cè)撲翼直齒輪、左側(cè)撲翼曲柄、左側(cè)撲翼連桿、減速齒輪、電機(jī)輸出齒輪、電動(dòng)機(jī)、兩個(gè)機(jī)翼骨架、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)副和兩個(gè)移動(dòng)副；減速齒輪包括大直齒輪、小直齒輪和小直齒錐齒輪，其三者旋轉(zhuǎn)軸相同，小直齒輪固連在大直齒輪前端面，小直齒錐齒輪固連在大直齒輪后端面；撲翼?yè)u桿由結(jié)構(gòu)對(duì)稱的左側(cè)搖桿和右側(cè)搖桿鉸接而成；所述電機(jī)輸出齒輪與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸固連，減速齒輪上的大直齒輪與電機(jī)輸出齒輪嚙合形成第一齒輪組；右側(cè)撲翼直齒輪與小直齒輪嚙合形成第二齒輪組，右側(cè)撲翼直齒輪還與左側(cè)撲翼直齒輪嚙合形成第三齒輪組；右側(cè)撲翼曲柄的一端與右側(cè)撲翼直齒輪的旋轉(zhuǎn)軸固連，右側(cè)撲翼曲柄的另一端與右側(cè)撲翼連桿的底端鉸接；左側(cè)撲翼曲柄的一端與左側(cè)撲翼直齒輪的旋轉(zhuǎn)軸固連，左側(cè)撲翼曲柄的另一端與左側(cè)撲翼連桿的底端鉸接；撲翼?yè)u桿的左、右兩側(cè)搖桿分別與兩側(cè)機(jī)翼骨架固連；左側(cè)撲翼連桿的頂端通過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)副與撲翼?yè)u桿的左側(cè)搖桿的中段鉸接，右側(cè)撲翼連桿的頂端通過(guò)另一個(gè)旋轉(zhuǎn)副與撲翼?yè)u桿的右側(cè)搖桿的中段鉸接；所述從動(dòng)錐齒輪與小直齒錐齒輪嚙合形成第四齒輪組，機(jī)翼扭轉(zhuǎn)曲柄的一端與從動(dòng)錐齒輪的旋轉(zhuǎn)軸固連，機(jī)翼扭轉(zhuǎn)曲柄的另一端與機(jī)翼扭轉(zhuǎn)連桿的底端鉸接，機(jī)翼扭轉(zhuǎn)連桿的頂端分別通過(guò)其上設(shè)有的兩個(gè)球鉸與兩個(gè)球鉸銷鉸接；兩個(gè)球鉸銷分別通過(guò)一個(gè)移動(dòng)副與兩個(gè)機(jī)翼骨架的尾端連接。所述右側(cè)撲翼連桿、右側(cè)撲翼曲柄、右側(cè)撲翼直齒輪和右側(cè)搖桿共同構(gòu)成了右側(cè)翼面拍動(dòng)機(jī)構(gòu)，左側(cè)撲翼直齒輪、左側(cè)撲翼曲柄、左側(cè)撲翼連桿和左側(cè)搖桿共同構(gòu)成了左側(cè)翼面拍動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述右側(cè)翼面拍動(dòng)機(jī)構(gòu)與左側(cè)翼面拍動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱；右側(cè)撲翼直齒輪與左側(cè)撲翼直齒輪嚙合的傳動(dòng)比為1:1。本發(fā)明的有益效果是:該撲翼裝置在通過(guò)減速齒輪驅(qū)動(dòng)兩側(cè)機(jī)翼實(shí)現(xiàn)翼面拍動(dòng)的同時(shí)，還通過(guò)從動(dòng)錐齒輪驅(qū)動(dòng)翼面產(chǎn)生與翼面拍動(dòng)相匹配的翼面扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)翼?yè)湟砑耙砻嬷鲃?dòng)扭轉(zhuǎn)。采用該撲翼裝置的撲翼飛行器不再需要為兩側(cè)的機(jī)翼安裝額外的扭轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其配套傳動(dòng)裝置就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)翅翼的翼面拍動(dòng)和扭轉(zhuǎn)飛行，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)裝置總體的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和輕量化，使得撲翼飛行器能夠獲得更大的升力和推力，還在一定程度上提高了飛行器的機(jī)動(dòng)性。


圖1是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)機(jī)翼?yè)湟砑耙砻嬷鲃?dòng)扭轉(zhuǎn)的撲翼裝置的應(yīng)用示意
圖2是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)機(jī)翼?yè)湟砑耙砻嬷鲃?dòng)扭轉(zhuǎn)的撲翼裝置的立體結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖2的主視圖；圖4是圖2的右視圖；圖5是圖2的后視圖；圖6是圖2的左視圖；圖7是本發(fā)明右側(cè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)急回特性示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖2至圖6所示，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)機(jī)翼?yè)湟砑耙砻嬷鲃?dòng)扭轉(zhuǎn)的撲翼裝置包括:撲翼?yè)u桿2、兩個(gè)球鉸銷3、機(jī)翼扭轉(zhuǎn)連桿4、從動(dòng)錐齒輪5、機(jī)翼扭轉(zhuǎn)曲柄6、右側(cè)撲翼連桿7、右側(cè)撲翼曲柄8、右側(cè)撲翼直齒輪9、左側(cè)撲翼直齒輪10、左側(cè)撲翼曲柄11、左側(cè)撲翼連桿12、減速齒輪13、電機(jī)輸出齒輪14、電動(dòng)機(jī)15、兩個(gè)機(jī)翼骨架16、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)副17和兩個(gè)移動(dòng)副18。減速齒輪13包括大直齒輪13-2、小直齒輪13-1和小直齒錐齒輪13-3，其三者旋轉(zhuǎn)軸相同，小直齒輪13-1固連在大直齒輪13-2前端面，小直齒錐齒輪13-3固連在大直齒輪13_2后端面。撲翼?yè)u桿2由結(jié)構(gòu)對(duì)稱的左側(cè)搖桿和右側(cè)搖桿鉸接而成。電機(jī)輸出齒輪14與電動(dòng)機(jī)15旋轉(zhuǎn)軸固連，減速齒輪13上的大直齒輪13_2與電機(jī)輸出齒輪14哨合形成第一齒輪組。右側(cè)撲翼直齒輪9與小直齒輪13-1哨合形成第二齒輪組，右側(cè)撲翼直齒輪9還與左側(cè)撲翼直齒輪10嚙合形成第三齒輪組。右側(cè)撲翼曲柄8的一端與右側(cè)撲翼直齒輪9的旋轉(zhuǎn)軸固連，右側(cè)撲翼曲柄8的另一端與右側(cè)撲翼連桿7的底端鉸接。左側(cè)撲翼曲柄11的一端與左側(cè)撲翼直齒輪10的旋轉(zhuǎn)軸固連，左側(cè)撲翼曲柄11的另一端與左側(cè)撲翼連桿12的底端鉸接。撲翼?yè)u桿2的左、右兩側(cè)搖桿分別與兩側(cè)機(jī)翼骨架16固連。左側(cè)撲翼連桿12的頂端通過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)副17與撲翼?yè)u桿2的左側(cè)搖桿的中段鉸接，右側(cè)撲翼連桿7的頂端通過(guò)另一個(gè)旋轉(zhuǎn)副17與撲翼?yè)u桿2的右側(cè)搖桿的中段鉸接。從動(dòng)錐齒輪5與小直齒錐齒輪13-3嚙合形成第四齒輪組，機(jī)翼扭轉(zhuǎn)曲柄6的一端與從動(dòng)錐齒輪5的旋轉(zhuǎn)軸固連，機(jī)翼扭轉(zhuǎn)曲柄6的另一端與機(jī)翼扭轉(zhuǎn)連桿4的底端鉸接，機(jī)翼扭轉(zhuǎn)連桿4的頂端分別通過(guò)其上設(shè)有的兩個(gè)球鉸與兩個(gè)球鉸銷3鉸接。兩個(gè)球鉸銷3分別通過(guò)一個(gè)移動(dòng)副18與兩個(gè)機(jī)翼骨架16的尾端連接。右側(cè)撲翼連桿7、右側(cè)撲翼曲柄8、右側(cè)撲翼直齒輪9和右側(cè)搖桿共同構(gòu)成了右側(cè)翼面拍動(dòng)機(jī)構(gòu)，左側(cè)撲翼直齒輪10、左側(cè)撲翼曲柄11、左側(cè)撲翼連桿12和左側(cè)搖桿共同構(gòu)成了左側(cè)翼面拍動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述右側(cè)翼面拍動(dòng)機(jī)構(gòu)與左側(cè)翼面拍動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱。右側(cè)撲翼直齒輪9與左側(cè)撲翼直齒輪10嚙合的傳動(dòng)比為1:1。表I給出了嚙合的各齒輪組中的主要參數(shù)，具體如下:表一
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)機(jī)翼?yè)湟砑耙砻嬷鲃?dòng)扭轉(zhuǎn)的撲翼裝置，其特征在于，該撲翼裝置包括撲翼?yè)u桿(2)、兩個(gè)球鉸銷(3)、機(jī)翼扭轉(zhuǎn)連桿(4)、從動(dòng)錐齒輪(5)、機(jī)翼扭轉(zhuǎn)曲柄(6)、右側(cè)撲翼連桿(7)、右側(cè)撲翼曲柄(8)、右側(cè)撲翼直齒輪(9)、左側(cè)撲翼直齒輪(10)、左側(cè)撲翼曲柄(11)、左側(cè)撲翼連桿(12)、減速齒輪(13)、電機(jī)輸出齒輪(14)、電動(dòng)機(jī)(15)、兩個(gè)機(jī)翼骨架(16)、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)副(17)和兩個(gè)移動(dòng)副(18);減速齒輪(13)包括大直齒輪、小直齒輪和小直齒錐齒輪，其三者旋轉(zhuǎn)軸相同，小直齒輪固連在大直齒輪前端面，小直齒錐齒輪固連在大直齒輪后端面；撲翼?yè)u桿(2)由結(jié)構(gòu)對(duì)稱的左側(cè)搖桿和右側(cè)搖桿鉸接而成； 所述電機(jī)輸出齒輪(14)與電動(dòng)機(jī)(15)旋轉(zhuǎn)軸固連，減速齒輪(13)上的大直齒輪與電機(jī)輸出齒輪(14)嚙合形成第一齒輪組；右側(cè)撲翼直齒輪(9)與小直齒輪嚙合形成第二齒輪組，右側(cè)撲翼直齒輪(9)還與左側(cè)撲翼直齒輪(10)嚙合形成第三齒輪組；右側(cè)撲翼曲柄(8)的一端與右側(cè)撲翼直齒輪(9)的旋轉(zhuǎn)軸固連，右側(cè)撲翼曲柄(8)的另一端與右側(cè)撲翼連桿(7)的底端鉸接；左側(cè)撲翼曲柄(11)的一端與左側(cè)撲翼直齒輪(10)的旋轉(zhuǎn)軸固連，左側(cè)撲翼曲柄(11)的另一端與左側(cè)撲翼連桿(12)的底端鉸接；撲翼?yè)u桿(2)的左、右兩側(cè)搖桿分別與兩側(cè)機(jī)翼骨架固連；左側(cè)撲翼連桿(12)的頂端通過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)副與撲翼?yè)u桿(2)的左側(cè)搖桿的中段鉸接，右側(cè)撲翼連桿(7 )的頂端通過(guò)另一個(gè)旋轉(zhuǎn)副與撲翼?yè)u桿(2 )的右側(cè)搖桿的中段鉸接； 所述從動(dòng)錐齒輪(5)與小直齒錐齒輪嚙合形成第四齒輪組，機(jī)翼扭轉(zhuǎn)曲柄(6)的一端與從動(dòng)錐齒輪(5)的旋轉(zhuǎn)軸固連，機(jī)翼扭轉(zhuǎn)曲柄(6)的另一端與機(jī)翼扭轉(zhuǎn)連桿(4)的底端鉸接，機(jī)翼扭轉(zhuǎn)連桿(4)的頂端分別通過(guò)其上設(shè)有的兩個(gè)球鉸與兩個(gè)球鉸銷(3)鉸接；兩個(gè)球鉸銷(3)分別通過(guò)一個(gè)移動(dòng)副與兩個(gè)機(jī)翼骨架(16)的尾端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)機(jī)翼?yè)湟砑耙砻嬷鲃?dòng)扭轉(zhuǎn)的撲翼裝置，其特征在于，所述右側(cè)撲翼連桿(7)、右 側(cè)撲翼曲柄(8)、右側(cè)撲翼直齒輪(9)和右側(cè)搖桿共同構(gòu)成了右側(cè)翼面拍動(dòng)機(jī)構(gòu)，左側(cè)撲翼直齒輪(10 )、左側(cè)撲翼曲柄(11 )、左側(cè)撲翼連桿(12 )和左側(cè)搖桿共同構(gòu)成了左側(cè)翼面拍動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述右側(cè)翼面拍動(dòng)機(jī)構(gòu)與左側(cè)翼面拍動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱；右側(cè)撲翼直齒輪(9)與左側(cè)撲翼直齒輪(10)嚙合的傳動(dòng)比為1:1。
全文摘要
本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)機(jī)翼?yè)湟砑耙砻嬷鲃?dòng)扭轉(zhuǎn)的撲翼裝置屬于仿生學(xué)撲翼飛行驅(qū)動(dòng)裝置領(lǐng)域，包括撲翼?yè)u桿、兩個(gè)球鉸銷、機(jī)翼扭轉(zhuǎn)連桿、從動(dòng)錐齒輪、機(jī)翼扭轉(zhuǎn)曲柄、右側(cè)撲翼連桿、右側(cè)撲翼曲柄、右側(cè)撲翼直齒輪、左側(cè)撲翼直齒輪、左側(cè)撲翼曲柄、左側(cè)撲翼連桿、減速齒輪、電機(jī)輸出齒輪、電動(dòng)機(jī)、兩個(gè)機(jī)翼骨架、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)副和兩個(gè)移動(dòng)副。采用該撲翼裝置的撲翼飛行器不再需要為兩側(cè)的機(jī)翼安裝額外的扭轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其配套傳動(dòng)裝置就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)翅翼的翼面拍動(dòng)和扭轉(zhuǎn)飛行，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)裝置總體的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和輕量化，使得撲翼飛行器能夠獲得更大的升力和推力，還在一定程度上提高了飛行器的機(jī)動(dòng)性。
文檔編號(hào)B64C33/02GK103241379SQ201310180160
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月16日
發(fā)明者孫輝, 關(guān)永亮, 賈宏光 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所