瓦特型六连杆扑动机构及其扑动方法技术

本发明专利技术提供了一种瓦特型六连杆扑动机构及其扑动方法，扑动机构包括电机、曲柄、机翼铰接杆系、一号刚性三角形单元和二号刚性三角形单元，其中电机驱动曲柄做圆周运动，曲柄与一号刚性三角型单元铰接，一号刚性三角形单元和二号刚性三角形单元铰接，一号刚性三角形单元和二号刚性三角形单元同时与机翼铰接杆系铰接。一个扑动周期内，下扑时机翼舒展成直线，上扑时内外段呈一定夹角，扑动姿态十分相似真实鸟类的翅膀扑动。本发明专利技术既解决了扑动效率不高的问题，又增加了扑动姿态的像真程度，相较于双套四连杆扑动机构，有了很明显的提升。

Watt Type six link flapping mechanism and its flapping method

【技术实现步骤摘要】
瓦特型六连杆扑动机构及其扑动方法
本专利技术涉及扑翼飞行器领域，具体是一种瓦特型六连杆扑动机构及其扑动方法。
技术介绍
现有的双段扑翼扑动机构如图1所示，为单边扑翼结构,大多采用了两套四连杆式的扑动机构，一套四连杆机构驱动内段产生扑动，如图2所示，另一套四连杆机构带动外段扑动，如图3所示，从而实现内外段同时扑动，模拟鸟类翅膀扑动的效果。双套四连杆式扑动机构的一个扑动周期内存在着两个无法调和的矛盾，其上扑过程和下扑过程分别如图4和图5所示。第一，在机翼开始下扑时，内外段在上端极限位置存在相对运动，即内段开始向下，外段会继续向上扑动一定角度后再跟随内段一起向下，这样就造成了气动力的浪费，降低了飞行效率。同时内外段的相对运动会增加铰接点的负载。第二，扑翼机的升力和扑动角有关，如果增加机构的扑动角，如图6和图7所示，同时内外段的相对运动会增加，有效的扑动角度并没有增加。所以现有的扑动机构的扑动飞行效率低下，飞行过程中扑动频率高，产生的有效气动力低，影响了飞行品质。同时也正是因为上述的两个矛盾，导致双套四连杆式的扑动机构的扑动姿态更加机械，更加僵硬，无法模拟出鸟类那样流畅的扑动姿态。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种瓦特型六连杆扑动机构及其扑动方法，既解决了扑动效率不高的问题，又增加了扑动姿态的像真程度，相较于双套四连杆扑动机构，有了很明显的提升。本专利技术提供了一种瓦特型六连杆扑动机构，包括电机、曲柄、机翼铰接杆系、一号刚性三角形单元和二号刚性三角形单元，其中电机驱动曲柄做圆周运动，曲柄与一号刚性三角型单元铰接，一号刚性三角形单元和二号刚性三角形单元铰接，一号刚性三角形单元和二号刚性三角形单元同时与机翼铰接杆系铰接。本专利技术还提供了一种瓦特型六连杆扑动机构的扑动方法，包括以下步骤：1）机翼从上极点开始下扑时，机翼成一条直线，展长最大，这样就保证了此时机翼有最大的做工面积。2）在内段机翼扑动到最下端时，外段绕着内外段铰接点继续向下扑动，这样就增加了整个机翼的扑动做功行程。3）内外段同时上扑时，内段机翼与外段机翼呈现一定的夹角，这样就减小了机翼展长，缩减了机翼的迎风面积，缩小了上扑所造成的负的气动力。4）在内段机翼到达上极点时，内段结构角速度逐渐缩小至零，存在短暂的等待时间，等待外段到达上极点与内段形成一条直线再一同下扑，开始下一个循环动作。这样一个扑动周期，下扑时机翼舒展成直线，上扑时内外段呈一定夹角，扑动姿态十分相似真实鸟类的翅膀扑动。本专利技术有益效果在于：1相较于现有的双段扑翼结构，本专利技术的扑动做工角度更大。2本专利技术扑动效率高，可以降低扑动频率，可以提高齿轮和铰接点等活动结构的寿命。3扑动姿态更加逼真。附图说明图1为单边扑翼结构示意图。图2为第一套四连杆机构示意图。图3为第二套四连杆机构示意图。图4为双套四连杆式扑动机构上扑示意图。图5为双套四连杆式扑动机构下扑示意图。图6为增加扑动角的双套四连杆式扑动机构上扑示意图。图7为增加扑动角的双套四连杆式扑动机构下扑示意图。图8为本专利技术扑动机构原型示意图。图9为六连杆式扑翼机构示意图。图10为本专利技术一种具体实施方式结构示意图。图11为本专利技术上扑示意图。图12本专利技术下扑示意图。图13为本专利技术组成的扑翼飞行器整体示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术扑动机构原型如图8所示，利用一个曲柄5带动一号刚性三角型单元1，一号刚性三角型单元与二号刚性三角型单元2铰接，同时一号刚性三角型单元1与二号刚性三角型单元2同时与其他的铰接杆系铰接，利用不同的杆来实现需要的传动效果。本专利技术的一种具体结构如图9和图10所示，包括电机、曲柄5、机翼铰接杆系、一号刚性三角形单元1和二号刚性三角形单元2，电机驱动曲柄做圆周运动，曲柄带动一号与二号刚性三角型单元运动，从而实现内段与外段机翼的联动。一号刚性三角形单元1由铰接相连的第一连杆7和第二连杆8组成，第一连杆7与曲柄5铰接，第二连杆8与第一內段机翼10铰接；二号刚性三角形单元2由一个刚性三角结构9和第二內段机翼11组成，刚性三角结构9的一个端点与机身6铰接，第二个端点与第一连杆7和第二连杆8的铰接点铰接，第三个端点固定连接有第二內段机翼11。图9中第一连杆7和第二连杆8两外端的连接线以及二号刚性三角形单元2与第二內段机翼11之间的连接线均为辅助线，通过这两条辅助线可以清楚地看出扑动机构工作时形成的两个刚性三角型单元。实验中设计的一种具体参数如下：曲柄长度为18.5mm，第一连杆长度为28.7mm，第二连杆长度为13mm，刚性三角结构中机身与一号刚性三角形单元的连接段长度为36mm，第一內段机翼长度为280mm，第二內段机翼长度为241mm，第一內段机翼和第二內段机翼连接处的间距为10mm，外段机翼长度为320mm。该结构总体扑动行程是60度，水平线以上45度，以下15度，下扑动的平均角速度是上扑动的两倍。组成的飞行器具体如图13所示。本专利技术还提供了一种瓦特型六连杆扑动机构的扑动方法，扑动过程如图11和12所示，包括以下步骤：1）机翼从上极点开始下扑时，机翼成一条直线，展长最大，这样就保证了此时机翼有最大的做工面积。2）在内段机翼扑动到最下端时，外段绕着内外段铰接点继续向下扑动，这样就增加了整个机翼的扑动做功行程。3）内外段同时上扑时，内段机翼与外段机翼呈现一定的夹角，这样就减小了机翼展长，缩减了机翼的迎风面积，缩小了上扑所造成的负的气动力。4）在内段机翼到达上极点时，内段结构角速度逐渐缩小至零，存在短暂的等待时间，等待外段到达上极点与内段形成一条直线再一同下扑，开始下一个循环动作。这样一个扑动周期，下扑时机翼舒展成直线，上扑时内外段呈一定夹角，扑动姿态十分相似真实鸟类的翅膀扑动。本专利技术具体应用途径很多，以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瓦特型六连杆扑动机构，其特征在于：包括电机、曲柄、机翼铰接杆系、一号刚性三角形单元和二号刚性三角形单元，其中电机驱动曲柄做圆周运动，曲柄与一号刚性三角型单元铰接，一号刚性三角形单元和二号刚性三角形单元铰接，一号刚性三角形单元和二号刚性三角形单元同时与机翼铰接杆系铰接。/n

【技术特征摘要】
1.一种瓦特型六连杆扑动机构，其特征在于：包括电机、曲柄、机翼铰接杆系、一号刚性三角形单元和二号刚性三角形单元，其中电机驱动曲柄做圆周运动，曲柄与一号刚性三角型单元铰接，一号刚性三角形单元和二号刚性三角形单元铰接，一号刚性三角形单元和二号刚性三角形单元同时与机翼铰接杆系铰接。


2.一种瓦特型六连杆扑动机构的扑动方法，其特征在于包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯铭硕，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32