CN101412441B - 微小型扑翼机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微小型扑翼机，机身中间有一方孔，等宽凸轮机构位于方孔中，等宽凸轮机构内部为一凸轮，凸轮轮廓线上任意两条平行切线间的距离都等于矩形框架内侧的宽度。发动机固定在机身内部，转轴的一端与发动机连接，另一端与键连接。等宽凸轮机构的上部与连杆用螺栓连接。连杆的两侧与机身的外壁有距离。连杆的末端与轴承座通过螺栓连接。滑动轴承穿过圆孔与机翼紧密结合。机翼末端的上表面连接着弹簧，弹簧另一端连接着轴承座的内壁。机翼末端的下表面也连接着弹簧，弹簧另一端连接着轴承盖的内壁。本发明将升力、悬停、推进和控制功能集成，可用很少的能量进行远距离飞行，具有高效率、高机动性、低噪音和垂直起落能力。

Description

微小型扑翼机

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，特制一种微小型扑翼机，可广泛应用于军事、玩具、体育娱乐活动、农林业等领域。

背景技术

目前国内外已经有一些类似产品，各有优缺点。如公开号为CN101249887、名称为“一种副翼旋转收放式扑翼装置”的专利申请公开了副翼旋转收放式扑翼机翼及相应的驱动装置，其中，按机翼沿翼展方向分为主翼、副翼两部分，主翼前缘骨架、副翼前缘骨架通过铰链相连，两者能以铰链为轴、在机翼平面内相对旋转，使副翼面可以收到主翼面之下；驱动装置包括主翼驱动装置和副翼驱动装置，两驱动装置之间通过主动轴带动连接；主翼驱动装置位于机头部分，由两套对称的曲柄摇杆机构组成，分别驱动左、右两翼；副翼驱动装置，位于机翼弦向的中后部。该专利申请优点在于采用锥齿轮副实现滑动轴承的变换，从而使单一动力就能带动多自由度运动，相当于省掉了一个主动轴及对应电机，很大程度上减轻了重量。但该专利申请的缺陷是：虽然省掉了一个主动轴及对应电机，但整体机构过于复杂，不利于将扑翼机微小型化，且成本较高。

公开号为CN2433175、名称为“一种仿生扑翼机”的专利由机身和机翼骨架、蒙布和传动装置组成。安装在机身骨架上的传动装置的摇把通过连杆与大圆锥齿轮轴的两个曲柄铰接，大圆锥齿轮与传动轴一端的小圆锥齿轮啮合，传动轴另一端的偏心凸轮与带动传动杆上下摆动的上下钢绳构成运动副，带动机翼上下拍动的传动杆的一端与机身骨架铰接。该专利的缺陷是：在载人时安全系数不高，容易引发事故。

公开号为CN200942872、名称为“一种仿蜻蜓扑翼飞行器”的专利由机身、尾翼和扑翼以及与扑翼相连接的动力系统、变速器和前、后曲柄与前、后摇杆机构组成。扑翼为其中部铰接于机身上侧的前部的前后两片薄片柔性机翼，该扑翼包括前扑翼与后扑翼，在前扑翼与后扑翼的对称位置铰接前摇杆与后摇杆，在前扑翼与后扑翼上均设置有加强筋。该专利的缺陷是：不能实现高频扑动运动。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供了一种制作成本低、安全系数高且可实现高频扑动运动的微小型扑翼机。

本发明采用的技术方案是：包括机身、机翼、凸轮和发动机，机身中间有一方孔，等宽凸轮机构位于方孔中，等宽凸轮机构与机身的内壁有距离。等宽凸轮机构的从动件为矩形框架形状。等宽凸轮机构内部为一凸轮，凸轮轮廓线上任意两条平行切线间的距离都等于矩形框架内侧的宽度。等宽凸轮机构的凸轮中有一个键槽，键槽与键配合。发动机固定在机身内部，转轴的一端与发动机连接，另一端与键连接。等宽凸轮机构的上部与连杆用螺栓连接。连杆的两侧与机身的外壁有距离。连杆的末端与轴承座通过螺栓连接。机翼末端有一圆孔，滑动轴承穿过该圆孔与机翼紧密结合。滑动轴承通过轴承座、轴承盖固定，轴承座、轴承盖用螺栓连接。机翼末端的上表面连接着弹簧，弹簧另一端连接着轴承座的内壁。机翼末端的下表面也连接着弹簧，弹簧另一端连接着轴承盖的内壁。

本发明由于发动机与键通过转轴连接，因此发动机的转动带动了键的转动。键与键槽配合，键槽在凸轮内部，使得键的转动又带动了凸轮的转动。凸轮在转动过程中使得等宽凸轮机构上下平移。等宽凸轮机构又带动了连杆的上下平移。滑动轴承也随着连杆一起上下平移，进而使得机翼以滑动轴承为轴上下扑动。弹簧则起到减振和缓冲的作用。只要机翼及机身形状符合空气动力学的要求，该微小型扑翼机便能飞上天。通过控制发动机的转数来调节扑翼机飞行的快慢。本发明将升力、悬停、推进、控制功能全面集成于扑翼系统中，可以用很少的能量进行远距离飞行，同时具有高效率、高机动性、低噪音等优点，并且具有优异的垂直起落能力。

附图说明

图1是本发明结构主视图；

图2是图1中A—A剖视放大图；

图3是图2中虚线框部分的左视放大图。

图中：1.连杆；2.矩形框架；3.机翼；4.滑动轴承；5.键；6.凸轮；7.发动机；8.键槽；9.弹簧；10.轴承座；11.螺栓；12.轴承盖；13.机身；14.方孔；15.转轴。

具体实施方式

如图1～3所示，扑翼机机身13中间有一方孔14，把等宽凸轮机构安放在方孔14中，等宽凸轮机构与机身13的内壁有适当距离。等宽凸轮机构的从动件为矩形框架2形状；等宽凸轮机构内部为一凸轮6，凸轮6轮廓线上任意两条平行切线间的距离等于矩形框架2内侧的宽度。在等宽凸轮机构的凸轮6中加工一个键槽8。将发动机7固定在机身13内部，发动机7通过转轴15与等宽凸轮机构中的键5连接在一起。即转轴15的一端与发动机7连接，另一端与键5连接。键槽8与键5配合，键5的上表面与键槽8的底面留有适当间隙。等宽凸轮机构的上部与连杆1用螺栓11连接。连杆1的上部和矩形框架2通过螺栓11连接。连杆1的左右两侧离机身13的外壁有适当距离。连杆1的末端和轴承座10通过螺栓11连接。在机翼3的末端，加工出一个圆孔，使滑动轴承4恰好穿过该圆孔与机翼3紧密结合。滑动轴承4通过轴承座10、轴承盖12固定，轴承座10、轴承盖12通过螺栓11连接。在机翼3尽端的前缘部位设置一个加重装置，最简单的就是焊上一个铅重锤，这样可消除有害的振动。把机翼3和扑翼机的机身13设计成相关形状，使得机翼3在扑动过程中，同时产生向上的升力和向前的推动力。弹簧9一端连接着机翼3末端的上表面，另一端连接着轴承座10的内表面。另一侧的弹簧9一端连接着机翼3末端的下表面，另一端连接着轴承盖12的内表面。弹簧9一方面可以减小冲击应力与疲劳应力，提高材料的使用寿命；另一方面可以提高扑翼机飞行时的稳定性。

本发明能以较小的速度起飞和降落，甚至垂直起降、悬停，具有体积小、重量轻、效率高、低噪音、飞行姿态与鸟类相似等特点，适用于低空的中低速飞行。民用方面可用于环境监测、航拍、航模等；军用则可作为扑翼飞行机器人，甚至可作为行星探测中的首选飞行器。

Claims (1)

1.一种微小型扑翼机，包括机身(13)、机翼(3)、凸轮(6)和发动机(7)，其特征是：在机身(13)中间开一方孔(14)，等宽凸轮机构位于方孔(14)中并与机身(13)的内壁有距离；等宽凸轮机构的从动件为矩形框架(2)形状；等宽凸轮机构内部为一凸轮(6)，凸轮(6)轮廓线上任意两条平行切线间的距离等于矩形框架(2)内侧的宽度；等宽凸轮机构的凸轮(6)中有一个键槽(8)，键槽(8)与键(5)配合；发动机(7)固定在机身(13)内部，转轴(15)的一端与发动机(7)连接，另一端与键(5)连接；等宽凸轮机构的上部与连杆(1)用螺栓(11)连接；连杆(1)的两侧与机身(13)的外壁有距离；连杆(1)的末端与轴承座(10)通过螺栓(11)连接；机翼(3)末端有一圆孔，滑动轴承(4)穿过该圆孔与机翼(3)紧密结合；滑动轴承(4)通过轴承座(10)、轴承盖(12)固定，轴承座(10)、轴承盖(12)用螺栓(11)连接；机翼(3)末端的上表面连接着弹簧(9)，弹簧(9)另一端连接着轴承座(10)的内壁；机翼(3)末端的下表面也连接着弹簧(9)，弹簧(9)另一端连接着轴承盖(12)的内壁。

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