一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构及扑翼飞行器制造技术

本发明专利技术公开了一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构及扑翼飞行器，它解决了现有技术中输出件摆角受到了限制、难以完成大幅度摆动的问题，通过齿轮连杆机构能够实现输出件的空间“∞”形摆动；其技术方案为：包括机架，所述机架两侧对称安装齿轮连杆机构，所述齿轮连杆机构连接动力机构；其中，齿轮连杆机构包括曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构与齿形连杆转动连接，且齿形连杆与用于安装扑翼的输出齿轮啮合；所述输出齿轮安装于与机架转动连接的摇杆上方，在动力机构的作用下安装有扑翼的输出齿轮能够沿“∞”形轨迹摆动。

A flapping wing mechanism and flapping wing vehicle with \\u221e\ trajectory

【技术实现步骤摘要】
一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构及扑翼飞行器
本专利技术涉及飞行器领域，尤其涉及一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构及扑翼飞行器。
技术介绍
扑翼飞行器与固定翼飞机不同，固定翼飞机是依靠机翼产生升力，依靠发动机的推力或牵引产生前行力，而扑翼飞行器的升力和推力都是由一个扑翼系统产生。扑翼飞行具有特殊的气动特性，更易于向微型化发展。仿生学研究表明，当尺寸小到一定程度之后，扑翼飞行具有无法替代的特性。此外扑翼飞行器还具有尺寸小，重量轻，隐蔽性好的特点，基于此重要的战略意义，广泛受到军事领域的重视，在近几十年来得到迅速的发展。专利技术人发现，现有扑翼机构存在以下缺陷：(1)单纯采用曲柄摇杆机构的扑翼机构，限于平面曲柄摇杆机构的特性，输出件摆角受到了限制，高速机构的传动角需要限制在50°以上，使得输出杆的摆角最多只能达到90°左右，而一般地鸟类和昆虫扑翼幅度在120°以上。(2)经典的扑翼飞行机构所实现的平面内振翅动作，难以完成像昆虫一样的低速飞行以及空中悬停，平面连杆机构也难以使输出杆以较大幅度摆动。因此，安装现有扑翼机构的扑翼飞行器也不能实现翼的空间“∞”形摆动。(3)平面扑翼机构在翼的上挥过程中会不可避免的产生负升力，对飞行造成不利影响。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的第一目的是提供一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构，其通过齿轮连杆机构能够实现输出件的空间“∞”形摆动。本专利技术采用下述技术方案：一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构，包括机架，所述机架两侧对称安装齿轮连杆机构，所述齿轮连杆机构连接动力机构；其中，齿轮连杆机构包括曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构与齿形连杆转动连接，且齿形连杆与用于安装扑翼的输出齿轮啮合；所述输出齿轮安装于与机架转动连接的摇杆上方，在动力机构的作用下安装有扑翼的输出齿轮能够沿“∞”形轨迹摆动。进一步的，所述齿形连杆与输出齿轮啮合的齿形范围为50°～60°。进一步的，所述机架转动连接有原动轴，所述曲柄连杆机构包括与原动轴转动连接的曲柄、与所述曲柄转动连接的连杆，所述连杆与齿形连杆转动连接。进一步的，所述曲柄垂直于连杆设置且与原动轴垂直，所述连杆与齿形连杆所在水平面平行。进一步的，所述输出齿轮的往复摆动角度大于120°。进一步的，所述摇杆与齿形连杆转动连接。进一步的，所述动力机构包括电机和传动轮系，所述电机通过传动轮系与安装在原动轴上的齿轮啮合。进一步的，所述传动轮系形成三级减速结构。进一步的，改变原动轴上齿轮与输出齿轮的传动比能够改变输出齿轮的摆动角度使其呈任意角度。本专利技术的第二目的是提供一种扑翼飞行器，包括上述的扑翼机构，所述输出齿轮通过固定件连接扑翼。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术采用齿轮连杆机构，可以通过调整齿轮传动比实现任意角度的摆动而不受杆组传动角的限制；(2)本专利技术的齿形连杆具有50°～60°的扇形区域，能够实现输出齿轮的“∞”形摆动，即实现扑翼的“∞”形摆动；(3)本专利技术通过空间“∞”形的摆动，使得扑翼振动的整个周期内都会产生对飞行有益的作用力，下扑过程主要产生使机构前进的力，上挥过程主要产生使机构上升的力。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本专利技术实施例一的结构示意图；图2为本专利技术实施例一去除动力机构的结构示意图；图3为本专利技术实施例一齿轮连杆机构的结构示意图；图4为本专利技术实施例一动力机构的结构示意图；图5为本专利技术实施例二的轴测图；图6为本专利技术实施例二的主视图；图7为本专利技术实施例二的侧视图；图8为本专利技术实施例二的俯视图；图9为本专利技术实施例二的扑翼轨迹线；其中，1、电机，2机架，3、齿轮连杆机构，31、输出齿轮，32、摇杆，33、齿形连杆，34、连杆，35、曲柄，36、原动轴，4、传动轮系，41、第一齿轮，42、第二齿轮，43、第一锥齿轮，44、第二锥齿轮，45、第三齿轮，46、第四齿轮，47、第五齿轮，48、第六齿轮，5、扑翼。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术的具体含义。“∞”形轨迹，类似于大部分昆虫和鸟类振翅时翅尖的运动轨迹，可分解为虫翼的上下扑动与虫翼沿自身轴线的往复扭转运动。原动轴为一般的传动轴。齿形连杆为带有齿形的连杆。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在输出件摆角受到了限制、难以完成大幅度摆动的不足，为了解决如上的技术问题，本专利技术提出了一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构及扑翼飞行器。实施例一：下面结合附图1-图4对本专利技术进行详细说明，具体的，结构如下：本实施例提供了一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构，包括机架2、动力机构和齿轮连杆机构3，齿轮连杆机构3有两组，且对称安装于机架2的两侧；所述齿轮连杆机构3连接动力机构，通过动力机构实现齿轮连杆机构3中输出件的往复摆动。鸣蝉扑翼过程中各阶段的时间比例中，下扑阶段约占一个扑翼周期的51％，上挥约占49％，故本实施例扑翼机构将行程速比系数定为1。机架2的结构形状可以根据飞行气流情况设计，只要能够满足飞行要求即可。本实施例中，为了满足安装要求，机架2端部开设用于安装电机1的安装槽。机架2的一端安装原动轴36，所述原动轴36穿过机架2并通过轴承与机架2相连。原动轴36的两端分别连接一组齿轮连杆机构3。所述齿轮连杆机构3包括曲柄连杆机构、齿形连杆33、输出齿轮31，输出齿轮31用于安装扑翼；曲柄连杆机构包括曲柄35和连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构，其特征在于，包括机架，所述机架两侧对称安装齿轮连杆机构，所述齿轮连杆机构连接动力机构；/n其中，齿轮连杆机构包括曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构与齿形连杆转动连接，且齿形连杆与用于安装扑翼的输出齿轮啮合；所述输出齿轮安装于与机架转动连接的摇杆上方，在动力机构的作用下安装有扑翼的输出齿轮能够沿“∞”形轨迹摆动。/n

【技术特征摘要】
1.一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构，其特征在于，包括机架，所述机架两侧对称安装齿轮连杆机构，所述齿轮连杆机构连接动力机构；
其中，齿轮连杆机构包括曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构与齿形连杆转动连接，且齿形连杆与用于安装扑翼的输出齿轮啮合；所述输出齿轮安装于与机架转动连接的摇杆上方，在动力机构的作用下安装有扑翼的输出齿轮能够沿“∞”形轨迹摆动。


2.根据权利要求1所述的一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构，其特征在于，所述齿形连杆与输出齿轮啮合的齿形范围为50°～60°。


3.根据权利要求1所述的一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构，其特征在于，所述机架转动连接有原动轴，所述曲柄连杆机构包括与原动轴转动连接的曲柄、与所述曲柄转动连接的连杆，所述连杆与齿形连杆转动连接。


4.根据权利要求3所述的一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构，其特征在于，所述曲柄垂直于连杆设置且与原动轴垂直，所述连杆与齿形连杆所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继凯，张雪峰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37