專利名稱：一種三自由度撲翼綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種撲翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，尤其是一種能實(shí)現(xiàn)復(fù)合撲動(dòng)并進(jìn)行測(cè)量的撲翼綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
微型撲翼飛行器是一種模仿鳥類飛行的新概念飛行器，它具有體積小、重量輕、使用靈活、效率高等優(yōu)勢(shì)，如果搭載傳感器和相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸和飛行控制系統(tǒng)，形成微型撲翼無(wú)人機(jī)平臺(tái)，就會(huì)具有廣闊的應(yīng)用前景。為了獲得具有理想性能的微型撲翼飛行器，需要分析和實(shí)現(xiàn)仿生高升力機(jī)制。研究表明，自然界的鳥類和昆蟲在飛行中獲得較高的氣動(dòng)效率主要是由于其撲翅運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，除了平面上下?lián)鋭?dòng)以外，還附加有繞展向的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和前后掃掠運(yùn)動(dòng)。這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)形式，使鳥類和昆蟲能夠利用“拍飛(Clap-Fling)”、“延時(shí)失速(Delayed Stall)”、“旋轉(zhuǎn)環(huán)流(Rotational Circulation) ”和“尾流捕獲(Wake Capture) ”四種產(chǎn)生高升力的機(jī)理獲得最高的氣動(dòng)效率。這四種高升力機(jī)理之中，“拍飛”和“延時(shí)失速”是撲動(dòng)機(jī)翼固有的升力機(jī)理，而“旋轉(zhuǎn)環(huán)流”和“尾流捕獲”則是撲翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的效果。為了定量的揭示鳥類和飛行昆蟲翅的復(fù)合運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的高升力機(jī)制，設(shè)計(jì)具有更高氣動(dòng)效率的撲翼飛行器撲翼及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，必須利用風(fēng)洞進(jìn)行撲翼的氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)研究。目前利用風(fēng)洞進(jìn)行撲翼實(shí)驗(yàn)研究的過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題1、撲翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大，難以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的復(fù)合撲動(dòng)，或?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜復(fù)合運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)部件多，相互遮擋嚴(yán)重，迎風(fēng)面積大，在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)過(guò)程中干擾撲翼流場(chǎng)，影響模擬質(zhì)量；2、撲翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜復(fù)合撲動(dòng)過(guò)程中由于機(jī)械誤差和采用軟連接傳動(dòng)等原因難以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)撲動(dòng)規(guī)律；3、 撲翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以按照測(cè)量要求布置相應(yīng)傳感器進(jìn)行測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)機(jī)構(gòu)復(fù)雜和準(zhǔn)確度較低的不足，本發(fā)明提供一種撲翼綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，能夠精確的實(shí)現(xiàn)任意復(fù)合撲動(dòng)，并能對(duì)撲動(dòng)過(guò)程中的力和力矩進(jìn)行直接、實(shí)時(shí)測(cè)量。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是包括機(jī)架、撲翼、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制系統(tǒng)。所述機(jī)架左右對(duì)稱，下部為中空的盒式結(jié)構(gòu)，上部前后固定兩根軸線位于對(duì)稱平面內(nèi)的立柱，盒式結(jié)構(gòu)上表面在兩立柱之間有開口，兩立柱等高，其高度使撲翼?yè)鋭?dòng)時(shí)不與盒式結(jié)構(gòu)發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。兩立柱頂端分別與橫梁的一端固定。以撲翼中立位置弦向?yàn)閄軸，撲翼中立位置展向?yàn)閅軸，上下方向?yàn)閆軸建立坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)位于機(jī)架對(duì)稱平面內(nèi)。由于本發(fā)明結(jié)構(gòu)左右鏡像對(duì)稱，為避免冗余，若無(wú)特殊說(shuō)明，以下描述的結(jié)構(gòu)均為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)的一側(cè)，與可動(dòng)部件位置相關(guān)的描述均為其中立位置。
撲翼由骨架和薄膜蒙皮組成，骨架材料為樹脂基碳纖維復(fù)合材料，其根部有前后兩根相互平行的展向翼梁。撲翼主體為若干翼肋，與兩根展向翼梁膠接構(gòu)成骨架，其上粘貼薄膜蒙皮。兩根展向翼梁與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的撲翼連接件上的兩盲孔插接。撲翼連接件與一號(hào)軸固接，一號(hào)軸穿過(guò)萬(wàn)向軸承上的一號(hào)軸孔與垂直于一號(hào)軸軸線的橫桿固接，一號(hào)軸的軸線平行于Y軸，橫桿軸線平行于χ軸。這樣的連接形式使得橫桿繞一號(hào)軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，撲翼連接件可以帶動(dòng)撲翼繞兩根展向翼梁中線扭轉(zhuǎn)；而當(dāng)橫桿上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，撲翼連接件可以帶動(dòng)撲翼上下?lián)鋭?dòng)。所述萬(wàn)向軸承包括十字軸承和十字軸承架。十字軸承架由平行于Z軸的三號(hào)軸鉸接于機(jī)架橫梁上，并同三號(hào)連桿鉸接。沿X軸方向的二號(hào)軸與十字軸承鉸接。十字軸承上有Y軸方向的一號(hào)軸孔。橫桿兩端連接球鉸鏈，對(duì)應(yīng)機(jī)架盒式結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝的一號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和二號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，兩電機(jī)樞軸均平行于X軸，分別固接一號(hào)曲柄和二號(hào)曲柄，兩曲柄軸線均平行于Y軸，曲柄端頭固接球鉸鏈。兩端裝有球鉸鏈座的一號(hào)連桿和二號(hào)連桿穿過(guò)盒式結(jié)構(gòu)開口分別連接對(duì)應(yīng)的橫桿端頭和曲柄端頭的球鉸鏈，一號(hào)連桿和二號(hào)連桿的軸線均平行于Z軸。這樣的連接形式使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)曲柄轉(zhuǎn)化為連桿的上下運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)球鉸鏈帶動(dòng)上述橫桿實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)當(dāng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)同步聯(lián)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的效果是使橫桿繞萬(wàn)向軸承的二號(hào)軸上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)按一定規(guī)律差動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的效果是使橫桿繞一號(hào)軸進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；顯然，通過(guò)改變對(duì)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制規(guī)律，也可以實(shí)現(xiàn)上述兩種運(yùn)動(dòng)形式的疊加。機(jī)架橫梁與盒式結(jié)構(gòu)上表面之間鉸接軸線平行于Z軸的轉(zhuǎn)軸，位于所述三號(hào)軸正后方，轉(zhuǎn)軸靠近橫梁的一端固接三號(hào)曲柄，三號(hào)曲柄的端頭通過(guò)三號(hào)連桿與萬(wàn)向軸承鉸接， 使萬(wàn)向軸承與三號(hào)曲柄在水平面內(nèi)能夠同步轉(zhuǎn)動(dòng)，三號(hào)曲柄軸線平行于Y軸，三號(hào)連桿軸線平行于X軸。轉(zhuǎn)軸靠近盒式結(jié)構(gòu)的一端固連四號(hào)曲柄，四號(hào)曲柄軸線平行于三號(hào)曲柄，端頭與四號(hào)連桿鉸接。四號(hào)連桿另一端與五號(hào)曲柄端頭鉸接，五號(hào)曲柄與三號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的樞軸固連，軸線平行于Y軸。三號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝于盒式結(jié)構(gòu)內(nèi)，位于盒式結(jié)構(gòu)后部，樞軸平行于Z軸伸出盒式結(jié)構(gòu)上方。這種連接形式使得三號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄一轉(zhuǎn)軸一連桿機(jī)構(gòu)的傳遞驅(qū)動(dòng)萬(wàn)向軸承繞三號(hào)軸轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)包括每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝的角度傳感器和控制每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的通訊接口，角度傳感器的信息傳入主控計(jì)算機(jī)，由控制軟件處理后按預(yù)設(shè)的撲動(dòng)規(guī)律給出對(duì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制指令，指令通過(guò)通訊接口發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電機(jī)。還可以在撲翼連接件上加裝六分量力/力矩傳感器進(jìn)行撲動(dòng)力和力矩的測(cè)量。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)由控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)且獨(dú)立的反饋控制。當(dāng)所述控制系統(tǒng)使一號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和二號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)聯(lián)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)撲翼上下?lián)鋭?dòng)；使一號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和二號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)按一定規(guī)律差動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)撲翼繞展向扭轉(zhuǎn)；使三號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)撲翼前后掃掠；使同側(cè)三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)按一定規(guī)律協(xié)調(diào)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)單個(gè)撲翼?yè)鋭?dòng)、扭轉(zhuǎn)和掃掠三自由度復(fù)合運(yùn)動(dòng)；使兩側(cè)六個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)兩撲翼對(duì)稱撲動(dòng)或不對(duì)稱撲動(dòng)。本發(fā)明所需主體設(shè)備全部安裝于盒式結(jié)構(gòu)內(nèi)，利用立柱支撐橫梁將撲翼與盒式結(jié)構(gòu)分隔，撲翼附近構(gòu)件迎風(fēng)面積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效的避免了風(fēng)洞吹風(fēng)過(guò)程中其他結(jié)構(gòu)對(duì)撲
4翼?yè)鋭?dòng)流場(chǎng)的干擾，流場(chǎng)品質(zhì)好。本發(fā)明采用萬(wàn)向軸承使撲翼具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，運(yùn)動(dòng)阻力和裝配誤差都較小。 傳動(dòng)部件全部采用曲柄、連桿等硬連接，能夠?qū)鲃?dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的傳遞給撲翼。 此外，全部伺服電機(jī)由控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的反饋控制，能夠準(zhǔn)確的控制伺服電機(jī)的力矩、速度和位移，從而精確的實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)規(guī)律。本發(fā)明在撲翼連接件上加裝六分量力/力矩傳感器。由于撲翼連接件直接與撲翼插接，所以傳感器直接、實(shí)時(shí)的測(cè)量作用于撲翼的力和力矩，有效避免中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的慣性力和力矩對(duì)測(cè)量的干擾以及機(jī)構(gòu)裝配間隙等延遲環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)據(jù)同時(shí)性的影響。據(jù)此不僅可以對(duì)撲翼?yè)鋭?dòng)過(guò)程中氣動(dòng)力和力矩等傳統(tǒng)參數(shù)的瞬時(shí)特性和周期特性進(jìn)行測(cè)量和分析，還能獲得撲動(dòng)過(guò)程中壓心和焦點(diǎn)的位置等參數(shù)，為進(jìn)一步分析提供依據(jù)。綜上所述，本發(fā)明能夠精確實(shí)現(xiàn)最多三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的任意對(duì)稱或非對(duì)稱的復(fù)合撲翼運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并對(duì)撲動(dòng)過(guò)程中的氣動(dòng)力和力矩進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。能夠模擬鳥類和昆蟲撲翅運(yùn)動(dòng)規(guī)律，探究其高升力機(jī)制，并對(duì)設(shè)計(jì)的撲翼飛行器撲翼運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證其氣動(dòng)參數(shù)。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明左側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖(右側(cè)與之鏡像對(duì)稱，未畫出)；圖2為本發(fā)明傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明萬(wàn)向軸承爆炸示意；圖中1-機(jī)架，IA-盒式結(jié)構(gòu)，IB 1B，-立柱，IC-橫梁，2-撲翼，3-撲翼連接件， 4-萬(wàn)向軸承，4A-十字軸承，4B-十字軸承架，10-轉(zhuǎn)軸，11- 一號(hào)軸，12- 二號(hào)軸，13-三號(hào)軸，14-橫桿，71- 一號(hào)連桿，72- 二號(hào)連桿，73-三號(hào)連桿，74-四號(hào)連桿，81- —號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)， 82-二號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，83-三號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，91-一號(hào)曲柄，92-二號(hào)曲柄，93-三號(hào)曲柄，94-四號(hào)曲柄，95-五號(hào)曲柄。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的三自由度撲翼綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包含機(jī)架、撲翼、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制系統(tǒng)。所述機(jī)架1左右對(duì)稱，下部為盒式結(jié)構(gòu)1A，上部前后固定兩根立柱1B、1B’，立柱軸線位于對(duì)稱平面內(nèi)，盒式結(jié)構(gòu)IA上表面在兩立柱IB IB'之間有開口，兩立柱等高，其高度使撲翼2撲動(dòng)時(shí)不與盒式結(jié)構(gòu)發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。兩立柱IB 1B’頂端分別與橫梁IC的一端固定。為表述方便，以撲翼2中立位置弦向?yàn)閄軸，撲翼中立位置展向?yàn)閅軸，上下方向?yàn)閆軸建立坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)位于機(jī)架1對(duì)稱平面內(nèi)。由于本發(fā)明結(jié)構(gòu)左右鏡像對(duì)稱，為避免冗余，若無(wú)特殊說(shuō)明，以下描述的結(jié)構(gòu)均為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)的一側(cè)，與可動(dòng)部件位置相關(guān)的描述均為其中立位置。撲翼2由樹脂基碳纖維復(fù)合材料骨架和聚醚薄膜蒙皮組成，其根部有前后兩根相互平行的展向翼梁，撲翼主體為若干翼肋，與翼梁膠接構(gòu)成骨架，其上粘貼薄膜蒙皮。兩翼梁與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的撲翼連接件3上的兩盲孔插接。撲翼連接件與一號(hào)軸11固接，一號(hào)軸穿過(guò)萬(wàn)向軸承4上的一號(hào)軸孔與垂直于一號(hào)軸11軸線的橫桿14固接，一號(hào)軸11的軸線平行于 Y軸，橫桿14軸線平行于X軸。橫桿14兩端連接球鉸鏈，對(duì)應(yīng)機(jī)架盒式結(jié)構(gòu)IA內(nèi)安裝的一號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)81和二號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)82，兩電機(jī)樞軸均平行于X軸，分別固接一號(hào)曲柄91和二號(hào)曲柄92，兩曲柄軸線均平行于Y軸，曲柄端頭固接球鉸鏈。兩端裝有球鉸鏈座的一號(hào)連桿71和二號(hào)連桿72穿過(guò)盒式結(jié)構(gòu)開口分別連接對(duì)應(yīng)的橫桿端頭和曲柄端頭的球鉸鏈，一號(hào)連桿71和二號(hào)連桿 72的軸線均平行于Z軸。所述萬(wàn)向軸承4由十字軸承4A和十字軸承架4B組成。十字軸承架4B為“L”形， 由平行于Z軸的三號(hào)軸13鉸接于機(jī)架橫梁上，折角處開有一 “U”形槽，用于同三號(hào)連桿73 鉸接。折角下方為一固定叉，由沿X軸方向的二號(hào)軸12與十字軸承4A鉸接。十字軸承4A 上有Y軸方向的一號(hào)軸孔。機(jī)架橫梁IC與盒式結(jié)構(gòu)IA上表面之間鉸接軸線平行于Z軸的轉(zhuǎn)軸10，位于所述萬(wàn)向軸承三號(hào)軸13正后方，轉(zhuǎn)軸靠近橫梁的一端固接三號(hào)曲柄93，三號(hào)曲柄的端頭通過(guò)三號(hào)連桿73與萬(wàn)向軸承4鉸接，使萬(wàn)向軸承4與三號(hào)曲柄93在水平面內(nèi)能夠同步轉(zhuǎn)動(dòng)，三號(hào)曲柄93軸線平行于Y軸，三號(hào)連桿73軸線平行于X軸。轉(zhuǎn)軸10靠近盒式結(jié)構(gòu)的一端固連四號(hào)曲柄94，四號(hào)曲柄94軸線平行于三號(hào)曲柄93，端頭與四號(hào)連桿74鉸接。四號(hào)連桿74 另一端與五號(hào)曲柄95端頭鉸接，五號(hào)曲柄95與三號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)83的樞軸固連，軸線平行于 Y軸。三號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)83安裝于盒式結(jié)構(gòu)后部，樞軸平行于Z軸伸出盒式結(jié)構(gòu)IA上方。控制系統(tǒng)包括每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝的角度傳感器和控制每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的通訊接口，角度傳感器的信息傳入主控計(jì)算機(jī)，由控制軟件處理后按預(yù)設(shè)的撲動(dòng)規(guī)律給出對(duì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制指令，指令通過(guò)通訊接口發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電機(jī)。本發(fā)明的每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)由控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序和角度傳感器進(jìn)行協(xié)調(diào)且獨(dú)立的反饋控制。當(dāng)所述控制系統(tǒng)使一號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和二號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)聯(lián)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)撲翼上下?lián)鋭?dòng)； 使一號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和二號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)按一定規(guī)律差動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)撲翼繞展向扭轉(zhuǎn)；使三號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)撲翼前后掃掠；使同側(cè)三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)按一定規(guī)律協(xié)調(diào)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)單個(gè)撲翼?yè)鋭?dòng)、扭轉(zhuǎn)和掃掠三自由度復(fù)合運(yùn)動(dòng)；使兩側(cè)六個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)兩撲翼對(duì)稱撲動(dòng)或不對(duì)稱撲動(dòng)。還可以在撲翼連接件上加裝六分量力/力矩傳感器進(jìn)行撲動(dòng)力和力矩的測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種三自由度撲翼綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括機(jī)架、撲翼、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)架左右對(duì)稱，下部為中空的盒式結(jié)構(gòu)，上部前后固定兩根軸線位于對(duì)稱平面內(nèi)的立柱，盒式結(jié)構(gòu)上表面在兩立柱之間有開口，兩立柱等高，其高度使撲翼?yè)鋭?dòng)時(shí)不與盒式結(jié)構(gòu)發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉；兩立柱頂端分別與橫梁的一端固定；以撲翼中立位置弦向?yàn)閄軸，撲翼中立位置展向?yàn)閅軸，上下方向?yàn)閆軸建立坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)位于機(jī)架對(duì)稱平面內(nèi)；撲翼由骨架和薄膜蒙皮組成，骨架材料為樹脂基碳纖維復(fù)合材料，其根部有前后兩根相互平行的展向翼梁，撲翼主體為若干翼肋，與兩根展向翼梁膠接構(gòu)成骨架，其上粘貼薄膜蒙皮，兩根展向翼梁與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的撲翼連接件上的兩盲孔插接，撲翼連接件與一號(hào)軸固接， 一號(hào)軸穿過(guò)萬(wàn)向軸承上的一號(hào)軸孔與垂直于一號(hào)軸軸線的橫桿固接，一號(hào)軸的軸線平行于 Y軸，橫桿軸線平行于X軸；當(dāng)橫桿繞一號(hào)軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，撲翼連接件帶動(dòng)撲翼繞兩根展向翼梁中線扭轉(zhuǎn)，當(dāng)橫桿上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，撲翼連接件帶動(dòng)撲翼上下?lián)鋭?dòng)；所述萬(wàn)向軸承包括十字軸承和十字軸承架，十字軸承架由平行于Z軸的三號(hào)軸鉸接于機(jī)架橫梁上，并同三號(hào)連桿鉸接，沿X軸方向的二號(hào)軸與十字軸承鉸接，十字軸承上有Y軸方向的一號(hào)軸孔；橫桿兩端連接球鉸鏈，對(duì)應(yīng)機(jī)架盒式結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝的一號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和二號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，兩電機(jī)樞軸均平行于X軸，分別固接一號(hào)曲柄和二號(hào)曲柄，兩曲柄軸線均平行于Y軸，曲柄端頭固接球鉸鏈；兩端裝有球鉸鏈座的一號(hào)連桿和二號(hào)連桿穿過(guò)盒式結(jié)構(gòu)開口分別連接對(duì)應(yīng)的橫桿端頭和曲柄端頭的球鉸鏈，一號(hào)連桿和二號(hào)連桿的軸線均平行于Z軸；機(jī)架橫梁與盒式結(jié)構(gòu)上表面之間鉸接軸線平行于Z軸的轉(zhuǎn)軸，位于所述三號(hào)軸正后方，轉(zhuǎn)軸靠近橫梁的一端固接三號(hào)曲柄，三號(hào)曲柄的端頭通過(guò)三號(hào)連桿與萬(wàn)向軸承鉸接，使萬(wàn)向軸承與三號(hào)曲柄在水平面內(nèi)能夠同步轉(zhuǎn)動(dòng)，三號(hào)曲柄軸線平行于Y軸，三號(hào)連桿軸線平行于X軸；轉(zhuǎn)軸靠近盒式結(jié)構(gòu)的一端固連四號(hào)曲柄，四號(hào)曲柄軸線平行于三號(hào)曲柄，端頭與四號(hào)連桿鉸接；四號(hào)連桿另一端與五號(hào)曲柄端頭鉸接，五號(hào)曲柄與三號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的樞軸固連，軸線平行于Y軸；三號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝于盒式結(jié)構(gòu)內(nèi)，樞軸平行于Z軸伸出盒式結(jié)構(gòu)上方；控制系統(tǒng)包括每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝的角度傳感器和控制每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的通訊接口，角度傳感器的信息傳入主控計(jì)算機(jī)，由控制軟件處理后按預(yù)設(shè)的撲動(dòng)規(guī)律給出對(duì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制指令，指令通過(guò)通訊接口發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度撲翼綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述的撲翼連接件上加裝六分量力/力矩傳感器進(jìn)行撲動(dòng)力和力矩的測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三自由度撲翼綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括機(jī)架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、撲翼和控制系統(tǒng)。機(jī)架下方為盒式結(jié)構(gòu)，安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制系統(tǒng)，通過(guò)立柱支撐的橫梁對(duì)稱的安裝兩個(gè)萬(wàn)向軸承，使一對(duì)撲翼具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給撲翼使之實(shí)現(xiàn)三自由度復(fù)合撲動(dòng)，并通過(guò)傳感器對(duì)撲翼?yè)鋭?dòng)的力和力矩特性進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明能夠精確的實(shí)現(xiàn)上下?lián)鋭?dòng)、前后掃掠和扭轉(zhuǎn)三個(gè)自由度的任意預(yù)設(shè)撲動(dòng)規(guī)律，并對(duì)撲動(dòng)過(guò)程中的力和力矩進(jìn)行直接實(shí)時(shí)測(cè)量，適合用于復(fù)雜撲翼運(yùn)動(dòng)規(guī)律的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)分析和驗(yàn)證。
文檔編號(hào)G01M9/06GK102338690SQ20111013307
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者付鵬, 宋筆鋒, 李洋, 楊文青, 王利光, 王進(jìn), 高廣林 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)