CN106428491A - 非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器，特别是一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器。由控制轴、旋转支架、直翼叶片、驱动轮、非圆齿轮、锥齿轮、链齿轮、锥齿轮传动杆、传动链，等部件组成，其特征在于所述：控制轴穿进旋转支架的空心转轴，控制轴上固定的非圆齿轮与旋转支架上若干个非圆齿轮啮合，通过锥齿轮传动杆、传动链和锥齿轮、链齿轮控制直翼叶片的摆动，当驱动驱动轮带动旋转支架旋转时，旋转支架上的直翼叶片做转动与摆动的复合运动，实现仿生推进。

Description

非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器

技术领域：

本发明涉及一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器。

背景技术：

天上飞的鸟儿，水中游的鱼儿，其体表都承受着空气和水的巨大压力，这个压力垂直于体表指向体内，鸟儿和鱼儿以自身肌肉为动力驱动自身器官运动，改变了体表压力的方向和大小的分布，使压力成为自身飞翔和游动的动力，详细的说，如鱼儿向右摆动尾鳍，则尾鳍右侧面水的压力增大，此时鱼儿只要使尾鳍的右侧面朝向右后方，则水压力的一个分力就变成鱼儿向前游动的动力，若向左摆动尾鳍，则尾鳍左侧面水的压力增大，此时鱼儿只要使尾鳍的左侧面朝向左后方，则水压力的一个分力就变成鱼儿向前游动的动力，鱼儿高频率的左右摆动尾鳍时，作用于尾鳍左右两个表面的水压力的大小和方向也做周期性的改变，通过不断调整尾鳍压力面的朝向，使压力较大的侧面总能朝向右后方或左后方，以获得持续向前游动的动力，鸟儿的飞行机理与鱼类似。这是本人对鱼鸟运动机理的定性描述，并以此为根据研制成了一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器。

发明内容：

本发明目的在于，依据背景技术和现有鱼尾仿生推进器鱼尾摆动控制结构复杂的现状，而提供了一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器。

本发明采用如下技术方案：

一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器，其部件包括控制轴、旋转支架、直翼叶片、驱动轮、非圆齿轮、锥齿轮、链齿轮、锥齿轮传动杆、传动链，等部件组成，其特征在于所述：控制轴穿进旋转支架的空心转轴，控制轴上固定的非圆齿轮与旋转支架上若干个非圆齿轮啮合，通过锥齿轮传动杆、传动链和锥齿轮、链齿轮、非圆齿轮，共同控制直翼叶片的摆动，当驱动轮驱动旋转支架旋转时，摆动的直翼叶片与旋转的旋转支架密切配合，总能够使直翼叶片压力较大的一侧面，朝向右后方和左后方(后下方和后上方)以获得持续向前的推力，实现仿生推进。

与现有的仿生机器鱼相比有如下不同特点，现有仿生机器鱼只有一条尾巴，尾巴的摆动机构大多由曲柄连杆，齿轮、凸轮，伺服电机，人造肌肉，形状记忆合金等部件组成，而本发明非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器的摆动机构采用的是纯齿轮结构，而且是在一个旋转支架上安装多个摆动的“鱼尾”而每条“鱼尾”的最大摆角和摆动规律都是预先设定好的，并且可以轻松实现360度转向。

作为本发明的一种优选方案，所述：控制轴穿进旋转支架的空心转轴，控制轴上固定的非圆齿轮5与旋转支架上的若干个非圆齿轮6相啮合，每个非圆齿轮6的外侧与非圆齿轮7啮合，非圆齿轮6一侧同轴固连一个锥齿轮8；非圆齿轮7的另一侧同轴固连一个链齿轮10，在旋转支架的边缘设有链齿轮11，并用传动链与对应非圆齿轮7上的链齿轮10相连接，在非圆齿轮7与链齿轮11之间设有锥齿轮9，用锥齿轮传动杆将锥齿轮9与非圆齿轮6上的锥齿轮8相连接，锥齿轮9和链齿轮11旋转轴的端部分别固定有直翼叶片。

作为本发明的一种优选方案，所述：旋转支架为放射性支架和空心扁圆盒型，上面设有安装各种齿轮的转轴轴孔，中心设有空心转轴。

作为本发明的一种优选方案，所述：非圆齿轮5、非圆齿轮6、非圆齿轮7均为定轴偏心非圆齿轮，齿数为奇数，节曲线闭合且为非圆形，周长相等，非圆齿轮5、非圆齿轮6、非圆齿轮7的形状可完全相同和不同，各非圆齿轮节曲线的形状决定着直翼叶片的摆动规律，转轴的偏心率决定直翼叶片的最大摆角。

作为本发明的一种优选方案，所述：锥齿轮传动杆是在一转轴的两端分别固定一个锥齿轮，传动杆上的这两个锥齿轮分别与锥齿轮8、锥齿轮9啮合，其传动比相等。

作为本发明的一种优选方案，所述：链齿轮10和链齿轮11大小形状完全相同，对应的链齿轮10链齿轮11用传动链相连。

作为本发明的一种优选方案，所述：直翼叶片形状是飞机的机翼形和鱼尾形，在旋转支架上直翼叶片可安装两组和多组，每组的直翼叶片可以是一个和多个，且每个直翼叶片在随旋转支架旋转时，其摆动规律和最大摆角都是预先设定好的。

作为本发明的一种优选方案，所述：控制轴上固定有非圆齿轮5，旋转控制轴可控制每个直翼叶片的摆动方位，从而获得360度范围内任意方向的推力。

附图说明：

图1是本发明的三维视图。

图2是本发明的主视图。

图3是本发明的剖视图。

图4是本发明中的一个直翼叶片3旋转一周的动态图。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例详述本发明：

一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器，参见附图1至附图4图中：控制轴1、旋转支架2、直翼叶片3、驱动轮4、非圆齿轮5、非圆齿轮6、非圆齿轮7、锥齿轮8、锥齿轮9、链齿轮10、链齿轮11、锥齿轮传动杆12、传动链13。

本实施例的一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器，其结构是：控制轴1穿进旋转支架2的空心转轴，控制轴1上固定的非圆齿轮5与旋转支架上的3个非圆齿轮6相啮合，每个非圆齿轮6的外侧与非圆齿轮7啮合，非圆齿轮6一侧同轴固连一个锥齿轮8；非圆齿轮7的另一侧同轴固连一个链齿轮10，在旋转支架的边缘设有链齿轮11，并用传动链与对应非圆齿轮7上的链齿轮10相连接，在非圆齿轮7与链齿轮11之间设有锥齿轮9，用锥齿轮传动杆将锥齿轮9与非圆齿轮6上的锥齿轮8相连接，锥齿轮9和链齿轮11旋转轴的端部分别固定有直翼叶片。

在本实施例中，旋转控制轴1确定推力方向，驱动驱动轮4带动旋转支架2和直翼叶片3旋转，直翼叶片3受旋转支架2内部齿轮系统(是指由非圆齿轮5、非圆齿轮6、非圆齿轮7、锥齿轮8、锥齿轮9、链齿轮10、链齿轮11、锥齿轮传动杆12、传动链13组成的星型齿轮结构)的控制，随旋转支架2公转的同时也随锥齿轮9和链齿轮11旋转轴做往复性摆动，其最大摆动角为α(该角度是指直翼叶片3的玄线与推力作用线的夹角)，具体数值由旋转支架2内的非圆齿轮的偏心率决定，旋转支架2边缘的直翼叶片3是由非圆齿轮7控制，旋转支架2上靠近控制轴1的直翼叶片3是由非圆齿轮6控制，所以两直翼叶片3的最大摆角之比约为2比1，并且所有直翼叶片3在转动与摆动的过程中总能保证直翼叶片3受水压力较大的一面朝向推力的反方向。

在本实施例中为实现大型化制造和小型化制造，可增长或缩短锥齿轮传动杆12、传动链13的长度，并相应改变旋转支架2的大小、改变锥齿轮9与链齿轮11的位置。

在本实施例中为降低小型化制造成本，可用扁圆盒代替旋转支架2，去掉锥齿轮8、锥齿轮9、链齿轮10、链齿轮11、锥齿轮传动杆12、传动链13。再在非圆齿轮7转轴的两端部固定上直翼叶片3。

作为本实施例的一种优选结构，控制轴1穿进旋转支架2的空心转轴，控制轴1上固定的非圆齿轮5与旋转支架上的3个非圆齿轮6相啮合，每个非圆齿轮6的外侧与非圆齿轮7啮合，非圆齿轮6一侧同轴固连一个锥齿轮8；非圆齿轮7的另一侧同轴固连一个链齿轮10，在旋转支架的边缘设有链齿轮11，并用传动链与对应非圆齿轮7上的链齿轮10相连接，在非圆齿轮7与链齿轮11之间设有锥齿轮9，用锥齿轮传动杆将锥齿轮9与非圆齿轮6上的锥齿轮8相连接，锥齿轮9和链齿轮11旋转轴的端部分别固定有直翼叶片。

作为本实施例的一种优选结构，旋转支架为放射性支架和空心扁圆盒型，上面设有安装各种齿轮的转轴轴孔，中心设有空心转轴。

作为本实施例的一种优选结构，非圆齿轮5、非圆齿轮6、非圆齿轮7均为定轴偏心非圆齿轮，齿数为奇数，节曲线闭合且为非圆形，周长相等，非圆齿轮5、非圆齿轮6、非圆齿轮7的形状可完全相同和不同。

作为本实施例的一种优选结构，锥齿轮传动杆是在一转轴的两端分别固定一个锥齿轮，这两个锥齿轮分别与锥齿轮8、锥齿轮9啮合，其传动比相等。

作为本实施例的一种优选结构，链齿轮10和链齿轮11大小形状完全相同，对应的链齿轮10链齿轮11用传动链相连。

工作原理：所有直翼叶片3随旋转支架2绕控制轴1公转，同时，由于旋转支架2内部的星形非圆齿轮组的传动比可以做连续的周期性的改变，使锥齿轮8和链齿轮10的旋转角速度作周期性的变化，而非圆齿轮7，锥齿轮8、锥齿轮9和锥齿轮传动杆12具有换向功能，使直翼叶片3又可同时作周期性的摆动，其摆动周期与旋转支架2的旋转周期相同。

本发明不限于上述列举，其结构特征只要包含了诸如，控制轴、旋转支架、直翼叶片、驱动轮、非圆齿轮、锥齿轮、链齿轮、锥齿轮传动杆、传动链等具体结构特征或者是能实现所述技术方案等同特征，均视为在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器，其部件包括：控制轴、旋转支架、直翼叶片、驱动轮、非圆齿轮5、非圆齿轮6、非圆齿轮7、锥齿轮8、锥齿轮9、链齿轮10、链齿轮11、锥齿轮传动杆、传动链，其特征在于：所述控制轴穿进旋转支架的空心转轴，控制轴上固定的非圆齿轮5与旋转支架上的若干个非圆齿轮6相啮合，每个非圆齿轮6的外侧与非圆齿轮7啮合，非圆齿轮6一侧同轴固连一个锥齿轮8，非圆齿轮7的另一侧同轴固连一个链齿轮10，在旋转支架的边缘设有链齿轮11，并用传动链与对应非圆齿轮7上的链齿轮10相连接，在非圆齿轮7与链齿轮11之间设有锥齿轮9，用锥齿轮传动杆将锥齿轮9与非圆齿轮6上的锥齿轮8相连接，锥齿轮9和链齿轮11旋转轴的端部分别固定有直翼叶片。

2.根据权利1要求所述的一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器，其特征在于：所述旋转支架为放射性支架和空心扁圆盒型，上面设有安装各种齿轮的转轴轴孔，中心设有空心转轴。

3.根据权利1要求所述的一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器，其特征在于：所述非圆齿轮5、非圆齿轮6、非圆齿轮7均为定轴偏心非圆齿轮，齿数为奇数，节曲线闭合且为非圆形，周长相等，非圆齿轮5、非圆齿轮6、非圆齿轮7的形状可完全相同和不同，各非圆齿轮节曲线的形状决定着直翼叶片的摆动规律，转轴的偏心率决定直翼叶片的最大摆角。

4.根据权利1要求所述的一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器，其特征在于：所述锥齿轮传动杆是在一转轴的两端分别固定一个锥齿轮，这两个锥齿轮分别与锥齿轮8、锥齿轮9啮合，其传动比相等。

5.根据权利1要求所述的一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器，其特征在于：所述链齿轮10和链齿轮11大小形状完全相同，对应的链齿轮10链齿轮11用传动链相连。

6.根据权利1要求所述的一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器，其特征在于：所述直翼叶片形状是飞机的机翼形和鱼尾形，在旋转支架上直翼叶片可安装两组和多组，每组的直翼叶片可以是一个和多个，且每个直翼叶片在随旋转支架旋转时，其摆动规律和最大摆角都是预先设定好的。

7.根据权利1要求所述的一种非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器，其特征在于：所述控制轴上固定有非圆齿轮5，旋转控制轴可控制每个直翼叶片的摆动方位，从而获得360度范围内任意方向的推力。