專利名稱：一種微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
微型撲翼飛機(jī)是近年來新興的一個技術(shù)領(lǐng)域，通常定義為各向尺寸不超過150mm，重量為10～100g。它具有氣動效率高，機(jī)動靈活，應(yīng)用范圍廣，執(zhí)行任務(wù)時隱蔽性強的特點，因此有很高的軍事和民用應(yīng)用價值。
微型撲翼飛機(jī)最常用的機(jī)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)的動力為微型直流電動機(jī)，該類電動機(jī)的額定工作轉(zhuǎn)速通常在300～400轉(zhuǎn)/秒左右，而撲翼飛機(jī)飛行時所需的機(jī)翼撲動頻率在10次/秒左右，因此需要減速機(jī)構(gòu)將電機(jī)的高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為機(jī)翼撲動所需的低轉(zhuǎn)速，減速比大約為30～40。目前，微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)常用減速圓柱齒輪減速機(jī)構(gòu)，由于受到尺寸的限制，一級減速往往不能實現(xiàn)需要的減速比，通常需要兩級或三級減速才能達(dá)到所需的減速比，這無疑增加了機(jī)構(gòu)的重量和復(fù)雜度。
另一方面，以上驅(qū)動機(jī)構(gòu)通常采用兩套獨立的平面四連桿機(jī)構(gòu)以實現(xiàn)左、右機(jī)翼的上下?lián)鋭?。受到減速機(jī)構(gòu)的限制，左右兩套平面四連桿機(jī)構(gòu)的曲柄會以相同的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動，這樣就造成了左右四連桿機(jī)構(gòu)運動的不對稱運動，因而使左右機(jī)翼撲動不對稱。也就是說，在同一時刻，左右機(jī)翼由于撲動角度和撲動角速度不同和撲動角度而產(chǎn)生的升力和推力不同，因此就不能實現(xiàn)穩(wěn)定的飛行。
另外，在某些情況下操縱人員需要機(jī)翼不撲動，使微型撲翼飛機(jī)在空中滑行。這時需要機(jī)翼盡可能保持水平狀態(tài)，以獲得盡量大的翼展，來提高飛機(jī)的滑行性能。由于圓柱齒輪減速機(jī)構(gòu)沒有自鎖性，當(dāng)操作人員切斷電機(jī)動力時，由于飛機(jī)下落過程中受向上氣流的作用而使機(jī)翼上揚，直至撲動最高點，這時機(jī)翼的翼展是最小的，展弦比也是最小的，飛機(jī)的滑行性能也最差。

發(fā)明內(nèi)容為了克服微型撲翼飛機(jī)現(xiàn)有機(jī)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)中采用的圓柱齒輪減速機(jī)構(gòu)減速級數(shù)多，重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不具備自鎖性，以及左右不對稱的平面四連桿機(jī)構(gòu)不能實現(xiàn)左右機(jī)翼對稱撲動的問題，本發(fā)明提出了一種微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明采用渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)減速，并采用兩套曲柄、連桿和搖臂，共同構(gòu)成了對稱于渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)的空間四連桿機(jī)構(gòu)，將渦輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為四連桿機(jī)構(gòu)中搖臂的上下運動，進(jìn)而帶動固連在搖臂上的機(jī)翼上下?lián)鋭?，實現(xiàn)對撲翼的驅(qū)動。
本發(fā)明中，渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)、微型電機(jī)均與機(jī)身在同一垂直面，軸架、曲柄、連桿和搖臂均在機(jī)身的兩側(cè)，即兩個曲柄位于渦輪的兩側(cè)，并將曲柄的一端固連在渦輪軸上；連桿的兩端通過球形鉸鏈分別與曲柄和搖臂相連接；將兩個搖臂的一端套裝在搖臂軸上，使之連接在一起，搖臂的另一端與機(jī)翼固連。
為了方便各連接件的安裝，本發(fā)明采用了一種有安裝孔的軸架，該軸架為方形框體結(jié)構(gòu)，框體兩個相對應(yīng)的側(cè)壁板向上延伸形成一對耳片，框體另兩個相對應(yīng)的側(cè)壁板向下延伸形成另一對對稱的耳片。在框體和耳片上開有電機(jī)安裝孔、機(jī)身連接孔、搖臂軸安裝孔和渦輪軸安裝孔通過渦輪軸和位于軸架上的渦輪軸安裝孔，將渦輪安裝在軸架內(nèi)；通過軸架上的電機(jī)安裝孔將微型電機(jī)固定在軸架上；通過位于機(jī)身前端面的連接銷與位于軸架上的機(jī)身安裝孔的緊密配合，使撲動機(jī)構(gòu)與撲翼飛機(jī)機(jī)身連接在一起；搖臂軸安裝在搖臂軸孔中。
本發(fā)明使用渦輪蝸桿傳動，一級減速即可達(dá)到30以上的減速比。同時由于四連桿機(jī)構(gòu)對稱于渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)，故該機(jī)構(gòu)的運動方式、搖臂擺動的角度、角速度、角加速度也是完全相同的，也就實現(xiàn)了左右機(jī)翼撲動的角度、角速度、角加速度完全相同，機(jī)翼產(chǎn)生的氣動力也就完全相同。
當(dāng)需要微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼停止撲動而進(jìn)行無動力滑行時，通過控制設(shè)備使電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，在機(jī)翼處于水平狀態(tài)或接近水平狀態(tài)時，切斷電機(jī)動力。此時雖然在飛機(jī)無動力下滑過程中有向上氣動力作用于機(jī)翼，使其有上揚的趨勢，但是由于渦輪/蝸桿減速機(jī)構(gòu)的自鎖性，機(jī)翼不會上揚，而是保持在電機(jī)動力切斷時的狀態(tài)。
本發(fā)明通過渦輪、蝸桿構(gòu)成一高減速比的減速機(jī)構(gòu)，利用對稱于渦輪蝸桿的空間四連桿機(jī)構(gòu)將渦輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為左右機(jī)翼對稱的上下?lián)鋭?，克服了普通圓柱齒輪為達(dá)到大減速比而采取多級減速造成的機(jī)構(gòu)復(fù)雜性和切斷動力后不具備自鎖性的缺點，也克服了常規(guī)平面四連桿機(jī)構(gòu)造成左右機(jī)翼不對稱撲動的弊病，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、可靠性高等優(yōu)點。


附圖1是微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是撲動機(jī)構(gòu)軸架的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是撲動機(jī)構(gòu)裝配示意圖(前視圖)；
附圖4是撲動機(jī)構(gòu)與機(jī)身的配合示意圖(側(cè)視圖)。圖中1.軸架2.微型電機(jī)3.蝸桿 4.渦輪 5.渦輪軸6.曲柄7.連桿8.搖臂 9.搖臂軸 10.球形鉸鏈11.機(jī)翼 12.搖臂軸安裝孔 13.電機(jī)定位孔 14.電機(jī)安裝孔 15.渦輪軸安裝孔16.機(jī)身安裝孔 17.機(jī)身具體實施例方式本實施例是一套微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)，采用渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)將電機(jī)的高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成機(jī)翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)所需的低轉(zhuǎn)速。本實施例包括軸架1、微型電機(jī)2、蝸桿3、渦輪4、渦輪軸5和曲柄6、球形鉸鏈10、連桿7和搖臂8，并以渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)和電機(jī)為對稱軸，通過軸架1、曲柄6、連桿7、搖臂8在渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)和微型電機(jī)2的兩側(cè)構(gòu)成一套空間四連桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)渦輪4轉(zhuǎn)動時，通過渦輪軸5帶動曲柄6一起轉(zhuǎn)動，曲柄6再通過連桿7帶動搖臂8上下擺動，進(jìn)而帶動機(jī)翼11上下?lián)鋭?。具體實施過程是本實施例的機(jī)身17為板式，其前端面為平面，在該端面上有用以與軸架1連接的連接銷，該連接銷的外徑同機(jī)身安裝孔16的內(nèi)徑；機(jī)身的前部沿機(jī)身軸線方向開有用于安裝微型電機(jī)的安裝槽。
軸架1是整個撲動機(jī)構(gòu)零部件安裝和配合的基礎(chǔ)(附圖2)。該軸架為方形框體，在框體一側(cè)壁板上開有兩個電機(jī)安裝孔14和一個電機(jī)軸孔13；在電機(jī)軸孔正下方開有一個用以與機(jī)身17連接的安裝孔16；將該側(cè)壁板和與之對稱的另一側(cè)壁板向上延伸成為一對對稱的耳片，該耳片上分別各開有搖臂軸安裝孔12，其中一側(cè)耳片上還開有一個與機(jī)身連接的安裝孔16。將框體另一對相對應(yīng)的兩側(cè)壁板向下延伸成為一對對稱的耳片，該耳片上分別各開有渦輪軸安裝孔15。
兩個曲柄6的一端分別開有軸孔，并且通過該軸孔將曲柄分別與延伸到軸架1外的渦輪軸5的兩端固定連接，當(dāng)渦輪軸5轉(zhuǎn)動時，帶動兩個曲柄6一起轉(zhuǎn)動。曲柄6的另一端各固定有一個球形鉸鏈10。
搖臂8亦為兩個，分布在渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)的兩側(cè)。搖臂8的一端開有軸孔，并且通過該軸孔將兩個搖臂8套裝在搖臂軸9上，使搖臂8對稱的分列在搖臂軸9的兩側(cè)，均能夠繞搖臂軸9上下擺動；搖臂的另一端分別與機(jī)翼11相連接。在搖臂8的中部分別固定有一個球形鉸鏈。
搖臂軸9位于機(jī)身17的軸線上方，并與蝸桿機(jī)構(gòu)空間平行，固定在位于軸架1上的搖臂軸安裝孔12。
裝配時
軸架1、渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)、微型電機(jī)2均與機(jī)身17在同一垂直面，軸架1、曲柄6、連桿7、搖臂8均在機(jī)身17正前方的兩側(cè)通過渦輪軸5和位于軸架1上的渦輪軸安裝孔15，將渦輪4安裝在軸架1的框體內(nèi)，渦輪軸5的兩端延伸出軸架框體外一定長度，使安裝在該渦輪軸兩端的曲柄6與軸架1之間保持安全距離。蝸桿3與微型電機(jī)2的軸固定連接。
將微型電機(jī)2置于機(jī)身17上的電機(jī)安裝槽內(nèi)，并固定在位于軸架1上的電機(jī)定位孔14上。電機(jī)安裝高度要保證渦輪、蝸桿正確嚙合，并通過此種方式構(gòu)成一套渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)，使電機(jī)轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動蝸桿3一同轉(zhuǎn)動，并通過蝸桿3驅(qū)動渦輪4轉(zhuǎn)動。
與機(jī)翼11相連接的搖臂8位于機(jī)身17的上方兩側(cè)；兩個連桿7分別位于機(jī)身兩側(cè)，其一端均與曲柄6一端的球形鉸鏈相連接，另一端均與搖臂8中部的球形鉸鏈相連接，使軸架1、曲柄6、連桿7、搖臂8共同構(gòu)成左、右兩套空間四連桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)渦輪4轉(zhuǎn)動時，通過渦輪軸5帶動曲柄6一起轉(zhuǎn)動，曲柄6再通過連桿7帶動搖臂8上下擺動，進(jìn)而帶動機(jī)翼11上下?lián)鋭印?br> 本發(fā)明被安裝在機(jī)身前部(附圖4)，通過位于機(jī)身前端面的連接銷與位于軸架1上的機(jī)身安裝孔16的緊密配合，使撲動機(jī)構(gòu)與撲翼飛機(jī)機(jī)身17連接在一起。
權(quán)利要求
1.一種微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括軸架(1)、微型電機(jī)(2)、蝸桿(3)、渦輪(4)、曲柄(6)、連桿(7)和搖臂(8)，其特征在于a.驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)減速，該渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)與機(jī)身(17)在同一垂直面，通過軸架(1)安裝在機(jī)身(17)前端；通過渦輪軸(5)和位于軸架(1)上的渦輪軸安裝孔(15)，將渦輪(4)安裝在軸架內(nèi)；將微型電機(jī)(2)通過軸架上的電機(jī)安裝孔安裝在軸架(1)上；通過位于機(jī)身(17)前端面的連接銷與位于軸架(1)上的機(jī)身安裝孔(16)的緊密配合，使撲動機(jī)構(gòu)與撲翼飛機(jī)機(jī)身連接在一起；搖臂軸(9)安裝在搖臂軸安裝孔(12)中，位于機(jī)身(17)軸線上方，并與蝸桿機(jī)構(gòu)空間平行；b.由曲柄(6)、連桿(7)、搖臂(8)構(gòu)成的對稱于渦輪蝸桿的空間四連桿機(jī)構(gòu)位于機(jī)身(17)的兩側(cè)，即兩個曲柄(6)位于渦輪(4)的兩側(cè)，并將曲柄的一端固連在渦輪軸(5)伸出軸架的左右兩端上；連桿(7)的兩端通過球形鉸鏈(10)分別與曲柄(6)和搖臂(8)相連接；將兩個搖臂的一端通過軸孔套裝在搖臂軸(9)上，使之連接在一起，搖臂的另一端與機(jī)翼(11)固連。
2.如權(quán)利要求1所述微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于軸架(1)為框體結(jié)構(gòu)，框體的上下均有耳片，并在框體和耳片上開有電機(jī)安裝孔(13)、電機(jī)定位孔(14)、機(jī)身連接孔(16)、搖臂軸安裝孔(12)和渦輪軸安裝孔(15)。
3.如權(quán)利要求1所述微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于機(jī)身(17)的前端面上、下部位各有一個連接銷，將該連接銷與位于軸架(1)上的機(jī)身安裝孔(16)相配合，實現(xiàn)軸架與機(jī)身的連接。
4.如權(quán)利要求1所述微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于通過渦輪軸(5)和位于軸架(1)上的渦輪軸安裝孔(15)，將渦輪(4)安裝在軸架的框體內(nèi)，渦輪軸(5)延伸出軸架框體外一定長度。
5.如權(quán)利要求2所述微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于將軸架(1)框體兩個相對應(yīng)的側(cè)壁板向上延伸形成一對對稱的耳片，框體另兩個相對應(yīng)的側(cè)壁板向下延伸形成另一對對稱的耳片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微型撲翼飛機(jī)機(jī)翼的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。為了克服現(xiàn)有技術(shù)中采用的圓柱齒輪減速機(jī)構(gòu)重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的不足，本發(fā)明采用渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)，并用兩套曲柄(6)、連桿(7)和搖臂(8)，共同構(gòu)成了對稱于渦輪蝸桿的空間四連桿機(jī)構(gòu)。將兩個曲柄(6)的一端分別固連在渦輪軸上，連桿(7)的另一端與曲柄(6)通過球形鉸鏈(10)相連接，另一端亦通過球形鉸鏈與搖臂(8)相連接，機(jī)翼(11)固連在搖臂(8)上。本發(fā)明通過渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)將電機(jī)的高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為低轉(zhuǎn)速，并通過渦輪軸(5)帶動曲柄(6)一起轉(zhuǎn)動，曲柄(6)再通過連桿(7)帶動搖臂(8)上下擺動，進(jìn)而帶動機(jī)翼(11)上下?lián)鋭?，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、可靠性高的優(yōu)點。
文檔編號B64C33/00GK101049858SQ20061004263
公開日2007年10月10日 申請日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者邵立民, 宋筆鋒, 楊淑利, 袁昌盛, 熊超 申請人:西北工業(yè)大學(xué)