CN109484642A - 一种用于科教演示的扑翼驱动机构 - Google Patents

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马东福
宋笔锋
宣建林
年鹏
包晗
戚宇航
周文辉
陈昌浩
宋晓伟
段缤
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    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C33/00—Ornithopters
    • B64C33/02—Wings; Actuating mechanisms therefor

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Abstract

本发明公开了一种用于科教演示的扑翼驱动机构，该机构由机架、减速电机、可调节式曲柄摇杆机构组成，在机架上固定减速电机，驱动可调节式曲柄摇杆机构以一定的频率和幅度进行上下扑动。本发明结构紧凑，操作简单，驱动机构的扑动频率和扑动幅度均可在一定的范围内进行调节，生动直观的展示出扑翼扑动方式，极大的丰富了科教展示的趣味性。

Description

一种用于科教演示的扑翼驱动机构
技术领域
本发明属于扑翼驱动机构技术和科教展示器材领域，具体涉及一种用于科教演示的扑翼驱动机构，。
背景技术
扑翼飞行器作为一种仿生飞行的新概念飞行器，具有体积小、质量轻、使用灵活、隐蔽性能好等诸多特点，在国防和民用领域有着广泛的应用前景。
就目前来看，扑翼飞行器作为一种前沿的科技研究还不为大众所了解，目前市场上虽出现了一些扑翼类的玩具模型，但是其扑动原理仍不为大多数人所知，而实际用于科技展示与教学的扑翼飞行器更是少之又少，因此将扑翼仿生驱动机构投入科教演示对激发广大人群积极参与科技创新有着极为重要的作用，能够促进相关领域的研究更上一层楼。
本发明作为一种用于科技教学展示用的器材，其必然需同传统的扑翼驱动机构有所区别，而其所承担的功能也对自身提出了新的要求。中国专利公开号：CN102211667B、公开日2013年4月3日、发明名称为一种两级平行齿轮减速的扑翼驱动机构，该申请公开了一种利用两级平行齿轮减速的扑翼驱动机构，其不足的地方是采用两级传动齿轮进行运动传输，使得其机构寿命有限且输出的转速仍然较高。中国专利公开号：CN205098477U、公开日2016年3月23日、发明名称为差动变幅扑翼驱动机构，该申请公开了差动变幅扑翼驱动机构，其不足的地方是整体机构零件较多，运动传递较为复杂，不利于用作基础的科教展示器材。
本发明尽可能的降低了扑翼驱动机构的复杂性，同时合理的设计了用于科教展示的变幅和变频运动，将驱动机构的输出转速控制在合理的范围内，使得本发明具有使用寿命长、操作方便安全、驱动机理简单易懂启发性强、适于普及等诸多优点。
发明内容
为促进科技爱好者对扑翼飞行器进行更深层次的了解，积极推进扑翼飞行器研究进程，本发明提供了一种用于科教演示的扑翼驱动机构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包含机架、减速电机、可调节式曲柄摇杆机构。
所述机架为左右对称的一体结构，面向机头的方向为正面，在机架上分布着减速电机安装孔、曲柄轴孔和摇臂轴孔，所述孔的轴线均平行；在机架底面有与展示台连接的螺纹孔，其轴线与所在表面垂直。
所述减速电机为微型直流齿轮减速电机，在机架的后侧固定于减速电机安装孔，电机输出轴穿过机架通过联轴器与曲柄轴进行连接；曲柄轴配合轴承安装于曲柄轴孔中。
所述可调节式曲柄摇杆机构包括可调节式曲柄和摇杆组；可调节式曲柄包括曲柄、滑块、调节螺杆和预紧弹簧，曲柄上开有孔并设有方形滑轨，滑块上设有螺纹孔并开有与方形滑轨相配合的方形滑槽，滑块通过滑槽安置在曲柄的滑轨上，调节螺杆旋合贯穿曲柄和滑块，预紧弹簧贯穿在调节螺杆上并安装在靠近曲柄轴线一端的槽内；摇杆组包括连杆和摇臂，摇臂左右对称分布，并通过摇臂轴铰接在机架上，连杆一端铰接在摇臂上，另一端则与滑块上伸出的短轴相铰接。
所述减速电机为6V100转的微型直流齿轮减速电机，通过控制输入电压便可实现驱动机构的不同频率扑动。
所述可调节式曲柄摇杆机构通过拧动调节螺杆便可带动滑块在曲柄的滑槽内进行移动，从而改变曲柄的有效尺寸，达到变幅的效果。
所述曲柄上与调节螺杆相配合的孔，远离曲柄轴线的孔为螺纹孔，靠近曲柄轴线的孔为常规孔并且比调节螺杆的直径大0.15-0.2mm。
所述调节螺杆与滑块的加工材料为黄铜，且在调节螺杆的旋母上设有滚花。
本发明的有益效果是：
本发明通过运动形式的转换，将减速电机的旋转运动转换为左右两个摇臂的上下往复运动，生动形象的模仿出了鸟类翅膀的扑动方式。
本发明通过控制减速电机的输入电压便可实现驱动机构的不同频率扑动，通过改变可调节式曲柄摇杆机构中曲柄的有效长度便可实现驱动机构的不同幅度的扑动，最大程度的展现了鸟类飞行时的动作。
本发明操控简单，十分形象的向科技爱好者们展示了鸟类飞行的动作原理，激发人们科技创造的灵感，促进科学发展。
附图说明
图1为本发明示意图；
图2为本发明可调节式曲柄示意图；
图3为本发明机架的示意图；
图4为本发明与可调节式曲柄配合的滑块示意图；
图中：1-机架，2-减速电机，3-联轴器，4-轴承，5-曲柄，6-预紧弹簧，7-调节螺杆，8-滑块，9、9’-连杆，10、10’-摇臂，11、11’-摇臂轴，A-减速电机安装孔，B-机架与展示台连接的螺纹孔，C-曲柄轴孔，D-摇臂轴孔，E-滑块上的螺纹孔，F-滑块上凸出的短轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的一种用于科教演示的扑翼驱动机构，包含机架、减速电机、可调节式曲柄摇杆机构。
机架1为左右对称的一体结构，面向机头的方向为正面，在机架1上分布着减速电机2安装孔A、曲柄轴孔C和摇臂轴孔D，所述孔的轴线均平行；在机架底面有与展示台连接的螺纹孔B，其轴线与所在表面垂直。
减速电机2为微型直流齿轮减速电机，在机架1的后侧固定于减速电机安装孔A，电机输出轴穿过机架1通过联轴器3与曲柄5进行连接；曲柄5配合轴承4安装于曲柄轴孔C中。
可调节式曲柄摇杆机构包括可调节式曲柄和摇杆组；可调节式曲柄包括曲柄5、滑块8、调节螺杆7和预紧弹簧6，曲柄5上开有孔并设有方形滑轨，滑块8上设有螺纹孔E并开有与方形滑轨相配合的方形滑槽，滑块8通过滑槽安置在曲柄5的滑轨上，调节螺杆7旋合贯穿曲柄5和滑块8，预紧弹簧6贯穿在调节螺杆7上并安装在靠近曲柄轴线一端的槽内；摇杆组包括连杆9、9’和摇臂10、10’，摇臂10、10’左右对称分布，并通过摇臂轴11、11’铰接在机架1上，连杆9、9’一端铰接在摇臂10、10’上，另一端则与滑块8上伸出的短轴F相铰接。
减速电机2为6V100转的微型直流齿轮减速电机，通过控制输入电压便可实现驱动机构的不同频率扑动。
可调节式曲柄摇杆机构通过拧动调节螺杆7便可带动滑块8在曲柄5的滑槽内进行移动，从而改变曲柄5的有效尺寸，达到变幅的效果。
机构工作时，减速电机2通过联轴器3带动可调节式曲柄在曲柄轴孔C内转动，通过连杆9、9’带动摇臂10、10’进行上下往复的扑动运动。
曲柄5上与调节螺杆7相配合的孔，远离曲柄轴线的孔为螺纹孔，靠近曲柄轴线的孔为常规孔并且比调节螺杆的直径大0.15-0.2mm。
调节螺杆7与滑块5的加工材料为黄铜，且在调节螺杆7的旋母上设有滚花。
本发明的有益效果是：
本发明通过运动形式的转换，将减速电机的旋转运动转换为左右两个摇臂的上下往复运动，生动形象的模仿出了鸟类翅膀的扑动方式。
本发明通过控制减速电机的输入电压便可实现驱动机构的不同频率扑动，通过改变可调节式曲柄摇杆机构中曲柄的有效长度便可实现驱动机构的不同幅度的扑动，最大程度的展现了鸟类飞行时的动作。
本发明操控简单，十分形象的向科技爱好者们展示了鸟类飞行的动作原理，激发人们科技创造的灵感，促进科学发展。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于科教演示的扑翼驱动机构，包含机架、减速电机、可调节式曲柄摇杆机构，其特征在于：
所述机架为左右对称的一体结构，面向机头的方向为正面，在机架上分布着减速电机安装孔、曲柄轴孔和摇臂轴孔，所述孔的轴线均平行；在机架底面有与展示台连接的螺纹孔，其轴线与所在表面垂直；
所述减速电机为微型直流齿轮减速电机，在机架的后侧固定于减速电机安装孔，电机输出轴穿过机架通过联轴器与曲柄轴进行连接；曲柄轴配合轴承安装于曲柄轴孔中；
所述可调节式曲柄摇杆机构包括可调节式曲柄和摇杆组；可调节式曲柄包括曲柄、滑块、调节螺杆和预紧弹簧，曲柄上开有孔并设有方形滑轨，滑块上设有螺纹孔并开有与方形滑轨相配合的方形滑槽，滑块通过滑槽安置在曲柄的滑轨上，调节螺杆旋合贯穿曲柄和滑块，预紧弹簧贯穿在调节螺杆上并安装在靠近曲柄轴线一端的槽内；摇杆组包括连杆和摇臂，摇臂左右对称分布，并通过摇臂轴铰接在机架上，连杆一端铰接在摇臂上，另一端则与滑块上伸出的短轴相铰接。
2.根据权利要求1所述的一种用于科教演示的扑翼驱动机构，其特征在于：所述减速电机为6V100转的微型直流齿轮减速电机，通过控制输入电压便可实现驱动机构的不同频率扑动。
3.根据权利要求1所述的一种用于科教演示的扑翼驱动机构，其特征在于：所述可调节式曲柄摇杆机构通过拧动调节螺杆便可带动滑块在曲柄的滑槽内进行移动，从而改变曲柄的有效尺寸，达到变幅的效果。
4.根据权利要求1所述的一种用于科教演示的扑翼驱动机构，其特征在于：所述曲柄上与调节螺杆相配合的孔，远离曲柄轴线的孔为螺纹孔，靠近曲柄轴线的孔为常规孔并且比调节螺杆的直径大0.15-0.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于科教演示的扑翼驱动机构，其特征在于：所述调节螺杆与滑块的加工材料为黄铜，且在调节螺杆的旋母上设有滚花。
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