仿昆虫翼螺旋浆制造技术

一种仿昆虫翼螺旋桨，由主承重轴、旋转箱体、主控凸轮、操作凸轮、偏心轴、偏心桨叶等组成，偏心轴的短轴压在两凸轮的曲面上，当旋转箱体旋转时，带动偏心轴转动，同时偏心轴沿凸轮曲面轨迹转动，产生偏心桨叶摆动的效果，本发明专利技术具有体积小，节省能耗，起降转向灵活、飞行速度快等优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于飞机飞行的螺旋桨。根据飞行方式的不同，飞机可以分成两种固定翼式和螺旋翼式。对于螺旋翼式，如直升飞机，它虽然能垂直起落，但其飞行速度和灵活程度均不理想，而且所需要的功率也很大。仿生学科学家经过不断观察和实验，发现了昆虫飞行的原理是利用其身体两侧翅膀振动，从而产生一股向后倾斜的气流，然后利用其反作用力，向前飞行，它的翅膀周期地上抬和下拍，形成一个“8”字形双扭线，应该注意的是昆虫翼在上抬和下拍时，翼剖面和“8”字形中线之间的角度是不同的。本专利技术的目的，是根据上述昆虫飞行原理，提出一种类似于昆虫翼飞行理论的飞机螺旋桨，这种螺旋桨机构与一般双螺旋桨的不同之处是，固定桨叶的轴在围绕主轴转动时，自己本身也周期摆动，这样就能产生一股向后倾斜的气流，利用其反作用力，作仿昆虫式的飞行，从而达到飞机节省能耗、灵活转向且飞行速度快的目的。本专利技术的目的是这样实现的用于连结飞机机身和螺旋机构的主承重轴，其一端伸入固定螺旋机构的旋转箱体中，并通过轴承固定在封闭旋转箱体的动力输入端盖和封闭端盖上，在箱体内的主承重轴上，套装着两个凸轮——主控凸轮和操作凸轮，主控凸轮通过螺栓和定位销固定在主承重轴上，操作凸轮则通过花键套入主控凸轮中。在与主承重轴垂直的方向，有两根用来支撑安装螺旋桨的偏心轴，它们通过滚动轴承和锥形推力轴承固定在旋转箱体的另外两个壁上，偏心轴的具体安装位置是两偏心轴的长轴轴心的连线与主承重轴交叉在主控凸轮的凸起与凹下部分的中心，偏心轴的短轴压在主承重轴上限位圈与两个凸轮的曲面之间，偏心轴的长轴伸出箱体外，偏心桨叶固定在长轴上。下面结合附图加以详细说明。附图说明图1为本专利技术的结构简图；图2为本专利技术图1中A-A剖面图；图3为本专利技术主控凸轮的结构图；图4为本专利技术操纵凸轮的结构图；图5为主控凸轮与操纵凸轮曲面轨迹展开图；图6为本专利技术在飞机机身上的位置图。如图所示本专利技术在飞机机身上的安装位置如图6所示，即螺旋桨旋转后形成的平面与地面垂直。主承重轴7伸入旋转箱体1内，旋转箱体1通过封闭其两端口的动力输出端盖9和封闭端盖6上的两个轴承11固定在主承重轴7上，主控凸轮3安装在主承重轴7上并通过定位销和螺栓固定，其位置要求为当螺旋桨的桨叶10旋转到其轴线与地平面垂直时，偏心轴2的轴头正好与主控凸轮3的凸起部位的起始点接触，这样可以保证当桨叶10旋转到轴心线与地平线夹角45°时，桨叶面开始水平于地面。主控凸轮3为圆桶状，它的一个端面是平齐的，另一端则为曲面，沿其曲面一周，四分之一部分为凸起平面，二分之一部分为凹下平面，凸起与凹下之间的垂直距离为偏心轴偏心距的1.42倍。其余四分之一部分则是凸起和凹下之间的过渡曲面。操作凸轮4的形状如同“凸”字，中间空心，两端平齐，它的凸肩部位是曲面，沿其曲面一周，四分之一部分为凸起平面，二分之一部分为凹下平面，凸起与凹下之间的垂直距离为偏心轴偏心距的1倍。其余四分之一部分则是凸起和凹下之间的过渡曲面。在操作凸轮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况下，偏心轴2仍按照凸轮轨迹运行。将上述的两凸轮的曲面展开，其轨迹则如图5所示，图中X2为主控凸轮3的曲面轨迹，X1为操作凸轮4曲面轨迹。主控凸轮3的轴向位置偏心桨叶10两连心线在主控凸轮3的凸起与凹下之间距离的二分之一加上偏心轴头半径的位置上，操作凸轮4在缩到底时，其凹下部分与主控凸轮3下部平齐；而操作凸轮4被推出时其凸起部分与主控凸轮3的凸起部分平齐。操作凸轮4套装在主控凸轮3与主承重轴7之间，主控凸轮3的内壁与操作凸轮4的外壁为花键配合，所以操作凸轮4只能在主控凸轮3内沿轴轴向滑动，而不能随意转动。操作凸轮4的底部与主控凸轮3的内壁以及主承重轴7三者形成一个密封的空腔，主承重轴7上有一注油孔12与之相通，沿主承重轴7内的油道向此空腔中注入或吸出高压油，可以实现操作凸轮4在主承重轴7与主控凸轮3之间推出或缩回。两偏心轴2以旋转箱体1的侧壁作支点，长轴在旋转箱体1外，固定偏心桨叶10，短轴在旋转箱体1内，压在两凸轮的曲面与主承重轴7上的限位圈5之间。偏心桨叶10的形状为蝴蝶翅状，其长短边长之比为1∶0.86-0.7，长短边之间的夹角为20°-30°，固定桨叶的偏心轴将桨叶面分成两部分，靠近短边的面积与靠近长边的面积之比为1.3-1.5∶1。工作时，由发动机将旋转运动经动力输入齿轮8和动力输入端盖9传递给旋转箱体1，旋转箱体1带动偏心轴2绕主承重轴7旋转，在旋转过程中，由于桨叶10为偏心桨叶，所以桨叶面承受空气作用后，会给偏心轴2一个扭力，偏心轴2的轴头即沿主控凸轮3或操作凸轮4的曲面轨迹转动，桨叶10则表现为周期摆动角度。如果偏心轴2按主控凸轮3的曲面轨迹运行，把桨叶10垂直于地面向上时，作为0°界定，在桨叶10下旋时，即偏心轴旋转0°-45°，桨叶10逐渐变为与地平面水平，从45°-135°，桨叶10由于主控凸轮3对偏心轴头的作用，使得偏心轴2迫使桨叶10产生水平向下大面积下拍运动，即产生类似于昆虫翅的下拍效果；从135°-180°，由于主控凸轮3曲面轨迹改变，以及偏心桨叶10受力和偏心轴2的共同作用，桨叶10转角，桨叶10又从水平于地平面逐渐转变为垂直于地平面，从180°-360°(0°)，轨迹面平直，即产生类似于昆虫翅上抬时的效果。如果操作凸轮4被高压油推出，偏心轴2则根据操作凸轮4的曲面轨迹运行，改变桨叶10上旋时的角度的大小，使桨叶10由于受切风力而产生拉力，这样可以控制飞机飞行速度。上述过程，体现为偏心轴2绕凸轮一周，改变两次桨叶的方向，产生下拍、上抬的效果。由于采用上述措施，使得仿昆虫飞机与现行直升飞机在同样提升力的条件下，整体体积减小，而且可以节省能耗，使飞机转向灵活，飞行速度也大大加快。权利要求1.一种仿昆虫翼螺旋桨，其特征在于它由主承重轴、旋转箱体、主控凸轮、操作凸轮、偏心轴、偏心桨叶等组成，主承重轴的一端伸入固定螺旋机构的旋转箱体中，并通过轴承固定在封闭旋转箱体的动力输入端盖和封闭端盖上，在箱体内的主承重轴上，套装着两个凸轮——主控凸轮和操作凸轮，主控凸轮通过螺栓和定位销固定在主承重轴上，操作凸轮则通过花键套入主控凸轮中；两根用来支撑安装螺旋桨的偏心轴通过滚动轴承和锥形推力轴承固定在旋转箱体上与主承重轴垂直方向的另外两个壁上；两偏心轴的长轴轴心的连线与主承重轴交叉在主控凸轮的凸起与凹下部分的中心，偏心轴的短轴压在主承重轴上的限位圈与两个凸轮的曲面之间，偏心轴的长轴伸出箱体外，桨叶安装在其上。2.根据权利要求1所述的仿昆虫翼螺旋桨，其特征在于当螺旋桨的桨叶旋转到其轴线与地平面垂直时，偏心轴的轴头正好处于主控凸轮的凸起部位的起始点。3.根据权利要求1所述的仿昆虫翼螺旋桨，其特征在于主控凸轮为圆桶状，它的一个端面是平齐的，另一端则为曲面，沿其曲面一周，四分之一部分为凸起平面，二分之一部分为凹下平面，凸起与凹下之间的垂直距离为偏心轴偏心距的1.42倍；其余四分之一部分则是凸起和凹下之间的过渡曲面；操作凸轮的形状如同“凸”字，中间空心，两端平齐，它的凸肩部位是曲面，沿其曲面一周，四分之一部分为凸起平面，二分之一部分为凹下平面，凸起与凹下之间的垂直距离为偏心轴偏心距的1倍；其余四分之一部分则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿昆虫翼螺旋桨，其特征在于：它由主承重轴、旋转箱体、主控凸轮、操作凸轮、偏心轴、偏心桨叶等组成，主承重轴的一端伸入固定螺旋机构的旋转箱体中，并通过轴承固定在封闭旋转箱体的动力输入端盖和封闭端盖上，在箱体内的主承重轴上，套装着两个凸轮－主控凸轮和操作凸轮，主控凸轮通过螺栓和定位销固定在主承重轴上，操作凸轮则通过花键套入主控凸轮中；两根用来支撑安装螺旋桨的偏心轴通过滚动轴承和锥形推力轴承固定在旋转箱体上与主承重轴垂直方向的另外两个壁上；两偏心轴的长轴轴心的连线与主承重轴交叉在主控凸轮的凸起与凹下部分的中心，偏心轴的短轴压在主承重轴上的限位圈与两个凸轮的曲面之间，偏心轴的长轴伸出箱体外，桨叶安装在其上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晋铭，王成学，王金虎，
申请(专利权)人：李晋铭，王成学，王金虎，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]