CN108438219B - 一种对称可调式扑翼结构飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对称可调式扑翼结构飞行器，属于飞行技术领域。其解决了现有技术中扑翼结构飞行器存在的左右摇杆上下扑动不对称、飞行器一边倾斜等技术问题。其包括机架及扑翼装置，机架包括一竖向推杆、两个连杆，两个连杆上连接有两个扑翼，在竖向推杆上设置有限制其进行竖向运动的限位机构，在竖向推杆的尾部连接有横向滑动槽，在横向滑动槽上设置有螺栓，分别为第一螺栓和第二螺栓，二者分别连接有第一齿轮和第二齿轮，通过第一齿轮、第二齿轮旋转来驱动竖向推杆在竖直方向运动；在两个齿轮上还设置有调节槽，通过调节槽改变竖向推杆的运动范围。本发明扑翼的运动振幅可以调节，且飞行更加平稳，能适应不同的飞行环境。

Description

一种对称可调式扑翼结构飞行器

技术领域

本发明属于飞行技术领域，具体涉及一种飞行器。

背景技术

国内目前飞行器大致分为固定翼式、螺旋翼式和扑翼式。与固定翼和旋翼相比，扑翼式具有独特的优势，如原地或小场地起飞，飞行机动性或空中悬停性能以及飞行费用廉价，集举升、悬停和推进功能于一身，具有较高的研究价值。

目前主流的扑翼飞行器通常采取曲柄摇杆机构，该机构由一个曲柄，一个连杆和两个摇杆组成，这种仿生扑翼机构十分简单，具有重量轻、制作方便的优点，但其缺点也很明显：在翅膀扑动时，由于曲柄摇杆的运动特性，导致左右摇杆上下扑动不对称，造成左右翼上气动力不同，使扑翼飞行器即便飞起来，也会始终向一边倾斜。考虑到翅膀扑动不对称的问题，鸟类在飞行中会根据周围环境变化，如气流方向、气压大小及生物间狩猎捕食随时调整自身翅膀扑动角度，而这些设计并未对此作出成功的仿制，因此一些新型扑翼飞行器即便稳定性有所提高，但可控性仍比较低。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对称可调式扑翼结构飞行器，其扑翼的运动振幅可以调节，且飞行更加平稳，能适应不同的飞行环境。

其技术解决方案包括：

一种对称可调式扑翼结构飞行器，其包括机架及扑翼装置，所述机架包括一竖向推杆，所述竖向推杆的顶部活动连接有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆位于所述竖向推杆的两侧，在所述第一连杆、第二连杆上分别连接有第一扑翼和第二扑翼，所述第一连杆与第二连杆、第一扑翼与第二扑翼在所述竖向推杆的延伸方向上呈左右对称，在所述第一扑翼、第二扑翼上连接有第一固定轴和第二固定轴；

所述竖向推杆上设置有限制其进行竖向运动的限位机构，所述限位机构包括一空心圆柱体及位于所述空心圆柱体内的圆珠轴承，所述竖向推杆位于所述空心圆柱体内；

所述竖向推杆的尾部连接有横向滑动槽，在所述横向滑动槽上设置有第一螺栓和第二螺栓，所述第一螺栓和第二螺栓分别连接有第一齿轮和第二齿轮，通过所述第一齿轮、第二齿轮旋转来驱动所述竖向推杆在竖直方向运动；

在所述第一齿轮、第二齿轮上分别设置有第一调节槽和第二调节槽，所述第一螺栓卡设在所述第一调节槽内，所述第二螺栓卡设在所述第二调节槽内，通过控制第一螺栓、第二螺栓在第一调节槽、第二调节槽内的位置来控制所述竖向推杆的行程范围。

作为本发明的一个优选方案，上述第一扑翼、第二扑翼均呈扁平板状，上述第一扑翼、第二扑翼可绕上述第一固定轴、第二固定轴转动。

作为本发明的另一个优选方案，上述第一连杆、第二连杆形状为两端突出、中间内凹。

进一步的，上述第一齿轮和第二齿轮外切，通过第一齿轮运动与相切的第二齿轮的相反运动，来驱动上述竖向推杆在竖直方向运动。

优选的，上述第一螺栓、第二螺栓的端帽部分均大于上述横向滑动槽的直径，二者中间部分设置有凸起部，上述凸起部的直径大于上述第一调节槽、第二调节槽的直径。

优选的，上述竖向推杆套在上述圆柱轴承内部。

优选的，上述第一螺栓与第二螺栓、第一调节槽与第二调节槽沿上述竖向推杆呈左右对称。

优选的，所述第一齿轮和第二齿轮沿所述竖向推杆呈左右对称。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

(1)本发明双齿轮结构配合滑动槽设计，整体结构和受力对称平衡；

(2)本发明通过限位机构，具体的为空心圆柱体及位于空心圆柱体内的圆珠轴承，其不仅限制竖向推杆只能竖向运动，而且减少了推杆的摩擦阻力，使运行更为稳定；

(3)本发明调节槽的设置，可改变竖向推杆的运动范围，使扑翼的运动振幅可以调节，以适应不同飞行环境。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明扑翼飞行器整体结构示意图；

图2为本发明扑翼结构侧视图；

图3为本发明扑翼结构俯视图；

图4为本发明第一连杆或第二连杆结构示意图；

图5为本发明竖向推杆及固定在竖向推杆尾部的横向滑动槽结构示意图；

图6为本发明限位机构结构示意图；

图7为本发明中齿轮结构正视图；

图8为本发明中齿轮结构侧视图；

图中：

1、扑翼，2、固定轴，3、连杆，4、竖向推杆，5、空心圆柱体，6、圆珠轴承，7、横向滑动槽，8、齿轮，9、调节槽，10、螺栓，11、通孔一，12、通孔二。

具体实施方式

本发明提出了一种对称可调式扑翼结构飞行器，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

结合图1至图3所示，本发明一种对称可调式扑翼结构飞行器，包括机架、扑翼装置、限位机构及振幅调节装置，其中，机架包括连杆3、竖向推杆4和横向滑动槽7，其中，连杆3有两个，分别为第一连杆和第二连杆，二者活动连接在竖向推杆4的顶部，且第一连杆和第二连杆与竖向推杆之间呈一定夹角，二者以竖向推杆的延伸方向为中轴，呈左右对称，与两个连杆另一端连接有两个扑翼1，即：第一连杆连接第一扑翼，第二连杆连接第二扑翼，两个扑翼以竖向推杆的延伸方向为中轴，左右对称，如图3所示，为了更好的飞行，第一扑翼、第二扑翼形状设计为扁平板状，且内端厚度大于外端。

在第一扑翼和第二扑翼上设置有通孔一11和通孔二12，通过通孔一11和通孔二12连接固定轴2，两个固定轴以竖向推杆的延伸方向为中轴，也保持左右对称。通孔一、通孔二与固定轴之间为活动连接。

作为本发明的主要创新点之一，在竖向推杆4上设置有限位机构，其具体结构包括一空心圆柱体5，竖向推杆4位于该空心圆柱体5内，在空心圆柱体内通过设置圆珠轴承6来对限制竖向推杆4的运动，其只能在竖向方向上运动，竖向推杆套在圆珠轴承6内，优选设置三个圆柱轴承，即可达到限位目的。

结合图4至图8所示，作为本发明的另一主要创新点，驱动竖向推杆进行运动的机构，其包括齿轮8、调节槽9和螺栓10，其中，齿轮有两个形状、大小均相同的第一齿轮和第二齿轮组成，且第一齿轮和第二齿轮外切，如此设计，当第一齿轮转动时，可驱使第二齿轮逆向转动，从而驱动竖向推杆运动，而由于竖向推杆设置有限位机构，因此，其运行轨迹只能是竖向，这样可以增强飞行器的平衡性。在第一齿轮和第二齿轮上均开设调节槽9，螺栓10卡在调节槽9上，改变连接螺栓在调节槽中的位置，可改变丁型推杆的上下活动范围，进而控制扑翼的振幅大小。螺栓10设置在横向滑动槽7上，其可在横向滑动槽上左右滑动，螺栓10包括第一螺栓和第二螺栓，也就是说，在第一齿轮和第二齿轮上对应第一螺栓和第二螺栓，第一螺栓和第二螺栓结构相同，其中部呈凸起状，直径略大于调节槽的直径，使连接螺栓可以卡在调节槽9上，螺栓端帽部分直径大于横向滑动槽7直径。

本发明飞行器的具体工作原理及方法为：

第一步、当螺栓10随齿轮8(以左齿轮旋转顺序为准，则右齿轮逆时针旋转)顺时针从0°(最高处)旋转90°时，在水平方向，螺栓10由原处向内运动至横向滑动槽7最内端，在竖直方向，螺栓10带动竖向推杆4由最高处竖直向下运动至齿轮8圆心处，此时，扑翼1沿固定轴2顺时针由最低端旋转至水平位置；

第二步、当螺栓10随齿轮8顺时针从90°旋转至180°时，在水平方向，螺栓10由横向滑动槽7最内端向外运动至原处，在竖直方向，螺栓10带动竖向推杆4由齿轮8圆心处竖直向下运动至最低处，此时，扑翼1沿固定轴2顺时针由水平位置旋转至最高端；

第三步、当螺栓10随齿轮8顺时针从180°旋转至270°时，在水平方向，螺栓10由原处向外对称运动至横向滑动槽7最外端，在竖直方向，螺栓10带动竖向推杆4由最低处竖直向上运动至齿轮8圆心处，此时，扑翼1沿固定轴2逆时针由最高端旋转至水平位置；

第四步、当螺栓10随齿轮8顺时针从270°旋转至360°时，在水平方向，螺栓10由横向滑动槽7最外端向内运动至原处，在竖直方向，螺栓10带动竖向推杆4由齿轮8圆心处竖直向上运动至最高处，此时，扑翼1沿固定轴2逆时针由水平位置旋转至最低端；

此时，扑翼1完成一次完整振动，周而复始，重复第一至第四步，则扑翼1进行持续震动。若调节螺栓10在调节槽9中的位置，则螺栓10随齿轮8转动，带动竖向推杆4运动的最高和最低处相应变动，对应扑翼1旋转的最高端和最低端变动，扑翼1振幅相应改变。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

尽管本文中较多的使用了诸如扑翼1、连杆3、圆珠轴承6、齿轮8、通孔一11等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

需要进一步说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种对称可调式扑翼结构飞行器，其包括机架及扑翼装置，所述机架包括一竖向推杆，所述竖向推杆的顶部活动连接有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆位于所述竖向推杆的两侧，在所述第一连杆、第二连杆上分别连接有第一扑翼和第二扑翼， 其特征在于：所述第一连杆与第二连杆、第一扑翼与第二扑翼在所述竖向推杆的延伸方向上呈左右对称，在所述第一扑翼、第二扑翼上连接有第一固定轴和第二固定轴；

所述竖向推杆上设置有限制其进行竖向运动的限位机构，所述限位机构包括一空心圆柱体及位于所述空心圆柱体内的圆珠轴承，所述竖向推杆位于所述空心圆柱体内；

所述竖向推杆的尾部连接有横向滑动槽，在所述横向滑动槽上设置有第一螺栓和第二螺栓，所述第一螺栓和第二螺栓分别连接有第一齿轮和第二齿轮，通过所述第一齿轮、第二齿轮旋转来驱动所述竖向推杆在竖直方向运动；

在所述第一齿轮、第二齿轮上分别设置有第一调节槽和第二调节槽，所述第一螺栓卡设在所述第一调节槽内，所述第二螺栓卡设在所述第二调节槽内，通过控制第一螺栓、第二螺栓在第一调节槽、第二调节槽内的位置来控制所述竖向推杆的行程范围；

所述第一扑翼、第二扑翼均呈扁平板状，所述第一扑翼、第二扑翼可绕所述第一固定轴、第二固定轴转动；

所述第一连杆、第二连杆形状为两端突出、中间内凹。

2.根据权利要求1所述的一种对称可调式扑翼结构飞行器，其特征在于：所述第一齿轮和第二齿轮外切，通过第一齿轮运动与相切的第二齿轮的相反运动，来驱动所述竖向推杆在竖直方向运动。

3.根据权利要求1所述的一种对称可调式扑翼结构飞行器，其特征在于：所述第一螺栓、第二螺栓的端帽部分均大于所述横向滑动槽的直径，二者中间部分设置有凸起部，所述凸起部的直径大于所述第一调节槽、第二调节槽的直径。

4.根据权利要求1所述的一种对称可调式扑翼结构飞行器，其特征在于：所述竖向推杆套在所述圆珠轴承内部。

5.根据权利要求1所述的一种对称可调式扑翼结构飞行器，其特征在于：所述第一螺栓与第二螺栓、第一调节槽与第二调节槽沿所述竖向推杆呈左右对称。

6.根据权利要求1所述的一种对称可调式扑翼结构飞行器，其特征在于：所述第一齿轮和第二齿轮沿所述竖向推杆呈左右对称。

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