CN111332469A - 易拆装的碳纤维扑翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种易拆装的碳纤维扑翼飞行器，包括机架、驱动单元、机翼单元及方向控制单元；所述机架包括平行设置的上、下两根骨架，上、下两根骨架的前端连接头部支架的上下两端，上骨架长于下骨架且末端连接有尾杆；所述机翼单元包括前扑翼模块与后扑翼模块，方向控制单元包括前翼方向控制模块与后翼方向控制模块；所述前扑翼模块、前翼方向控制模块、驱动单元、后扑翼模块及后翼方向控制模块从前向后依次排列设置于上骨架与下骨架之间。本发明组装时更加方便调节各零部件的位置，保证整个飞行器运行的流畅性；此外在摔坏的情况下，能够迅速的更换零件。

Description

易拆装的碳纤维扑翼飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种易拆装的碳纤维扑翼飞行器。

背景技术

随着科学的发展，人们的生活水平越来越高，无人机等电控飞行器在生活中的使用越来越普遍。

扑翼飞行器具有低雷诺数气动性能好，体积小、隐蔽性好、携带方便等独特优点，具有巨大的应用前景。军事上，搭载微型摄像头、窃听器、炸弹、探测器等设备的扑翼飞行器利用其高隐蔽性、迷惑性和机动性可以执行侦查、窃听、目标精准清除、电子干扰等任务；民用方面，扑翼飞行器可在人质劫持或城市反恐中提供实时情报，在火灾、地震等灾后废墟中协助搜救，也可用于交通监控，航空摄像，野外跟拍等。

扑翼飞行器机架主要用于安装驱动单元、机翼单元及方向控制单元，因此一体成型机架结构一般比较复杂，使得制作成本较大。现有的扑翼飞行器往往本身体积小，对安装精度要求较高；此外由于一体成型机架不具有可拆卸性，无法进行调整，一旦安装误差较大，则会导致整个结构的运行流畅性变差，甚至无法运行；而且现有机架安装过程中如出现较大误差，将会导致机械磨损加剧，噪声变大，甚至传动机构或扑动机构完全失效；另外由于在飞行或降落过程中操控不当，一体成型机架扑翼飞行器极易出现因单个零部件摔坏而使得维修困难，甚至无法更换致使整个扑翼飞行器报废的情况。

因此，发明一种易拆装的碳纤维扑翼飞行器来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种易拆装的碳纤维扑翼飞行器，组装时更加方便调节各零部件的位置，保证整个飞行器运行的流畅性；此外在摔坏的情况下，能够迅速的更换零件，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种易拆装的碳纤维扑翼飞行器，包括机架、驱动单元、机翼单元及方向控制单元；所述机架包括平行设置的上、下两根骨架，两根骨架的前端连接头部支架的上下两端，上支撑杆的尾部，上骨架长于下骨架且末端连接有尾杆；所述机翼单元包括前扑翼模块与后扑翼模块，方向控制单元包括前翼方向控制模块与后翼方向控制模块；所述前扑翼模块、前翼方向控制模块、驱动单元、后扑翼模块及后翼方向控制模块从前向后依次排列设置于上骨架与下骨架之间。

本发明的进一步改进方案是，所述机架还包括左骨架与右骨架，头部支架呈十字状结构，左骨架与右骨架分别连接于头部支架的左右两侧，且左骨架、右骨架与下骨架的长度相同；所述头部支架的上下两端设有竖向的调节槽，上骨架与下骨架的前端位于调节槽中。

本发明的进一步改进方案是，所述驱动单元包括驱动电机、减速齿轮组、齿轮支架及电机支架；所述电机支架、齿轮支架的顶端连接上骨架，底部两侧分别连接左骨架与右骨架；所述减速齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮及第三齿轮，第一齿轮与第二齿轮转动连接于齿轮支架，驱动电机连接于电机支架，且驱动电机的输出轴驱动连接于第一齿轮，第一齿轮与第三齿轮啮合于第二齿轮，且第三齿轮上连接有曲轴。

本发明的进一步改进方案是，所述曲轴包括通过联轴器连接的前段与后段，电机支架向下延伸连接于下骨架，曲轴的后段转动连接于电机支架并驱动连接于后扑翼模块，曲轴的前段驱动连接于前扑翼模块。

本发明的进一步改进方案是，所述前扑翼模块与后扑翼模块分别设置于机架的前后两端，两者均包括左扑动杆、右扑动杆、连杆及并列设置的两个扑翼支架；所述扑翼支架的顶端连接上骨架，底端连接左骨架与右骨架，扑翼支架中间设有竖向的滑槽A，两侧对称设有横向的滑槽B与滑槽C；所述左扑动杆与右扑动杆的下段分别设有滑槽D，且左扑动杆与右扑动杆交叉设置于两个扑翼支架之间，中心轴依次穿过两个滑槽A与两个滑槽D，左扑动杆的上段通过左扑动轴滑动连接于滑槽B，右扑动杆的上段通过右扑动轴滑动连接于滑槽C；所述前扑翼模块的连杆一端铰接于曲轴的前段，另一端分别铰接于前扑翼模块的中心轴；所述后扑翼模块的连杆一端铰接于曲轴的后段，另一端分别铰接于后扑翼模块的中心轴。

本发明的进一步改进方案是，所述前扑翼模块与后扑翼模块的连杆均为并列设置的两个，且前扑翼模块与后扑翼模块的中心轴两端均伸出于两个扑翼支架的外侧，两个连杆对称的连接于扑翼支架的外侧的中心轴两端，且扑翼支架呈土字型结构。

本发明的进一步改进方案是，所述前翼方向控制模块与后翼方向控制模块分别设置于前扑翼模块与后扑翼模块后端的机架之间，两者均包括舵机、舵机支架、齿条、齿条前支架及齿条后支架；所述舵机支架连接于上骨架，舵机连接于舵机支架，且舵机的输出轴上连接有第四齿轮；所述齿条前支架及齿条后支架的顶端连接上骨架，齿条后支架的两侧连接左骨架与右骨架，且齿条后支架的底端连接下骨架；所述齿条位于齿条前支架与齿条后支架之间的托杆上方，左扑动轴与右扑动轴对称的固定于齿条上，第四齿轮啮合于齿条并驱动齿条作左右往复直线运动。

本发明的进一步改进方案是，所述齿条前支架的两侧对称设有横向的滑槽E与滑槽F，齿条后支架的两侧对称设有横向的滑槽G与滑槽H；所述左扑动轴依次穿过滑槽B与滑槽E后连接于齿条并伸至滑槽G中，右扑动轴依次穿过滑槽C与滑槽F后连接于齿条并伸至滑槽H中。

本发明的进一步改进方案是，所述尾杆下部与后翼方向控制模块的齿条后支架之间连接有支撑杆。

本发明的进一步改进方案是，所述曲轴的前段转动连接于前翼方向控制模块的齿条后支架。

本发明的有益效果：

一、本发明的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，前扑翼模块、前翼方向控制模块、驱动单元、后扑翼模块及后翼方向控制模块从前向后依次排列设置于上骨架与下骨架之间，组装时更加方便调节各零部件的位置，保证整个飞行器运行的流畅性；此外在摔坏的情况下，能够迅速拆卸并更换零件。

二、本发明的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，机架在上下两根骨架的基础上，增设了左骨架与右骨架，从而保证整个飞行器的稳固性。

三、本发明的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，头部支架的上下两端设有竖向的调节槽，上骨架与下骨架的前端位于调节槽中，在装配时可根据实际需求调节上骨架与下骨架的位置，进而避免了装配时产生的误差。

四、本发明的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，曲轴分为前后两段，且前后两段之间通过联轴器可拆卸的连接，从而更加的方便飞行器的拆装。

五、本发明的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，曲轴的后段转动连接于电机支架，保证曲轴平稳运转，进而保证后扑翼模块扑动时的稳定性。

六、本发明的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，前扑翼模块与后扑翼模块的左、右扑动杆限制在并列设置的两个扑翼支架之间，只需取下一个扑翼支架便可快速的拆卸扑动杆，简单方便。

七、本发明的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，前扑翼模块与后扑翼模块的连杆均为并列设置的两个，保证驱动单元与前、后扑翼模块之间力矩传递的稳定性。

八、本发明的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，齿条安装在独立设置的齿条前支架及齿条后支架之间，拆装时更加的方便。

九、本发明的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，尾杆下部与后翼方向控制模块的齿条后支架之间连接有支撑杆，保证尾杆的稳固性。

十、本发明的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，曲轴的前段转动连接于前翼方向控制模块的齿条后支架，保证曲轴平稳运转，进而保证前扑翼模块扑动时的稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体三维图。

图2为本发明的整体正视图。

图3为本发明的扑动杆运行至最高点的前视图。

图4为本发明的扑动杆运行至最低点的前视图。

图5为本发明在左转状态下的前视图。

图6为本发明在右转状态下的前视图。

图7为本发明的扑翼支架结构示意图。

图8为本发明的电机支架结构示意图。

图9为本发明的齿轮支架结构示意图。

图10为本发明的齿条前支架结构示意图。

图11为本发明的齿条后支架结构示意图。

图12为本发明的右扑动杆结构示意图。

图中：1-机架、101-上骨架、102-下骨架、103-左骨架、104-右骨架、105-调节槽、106-尾杆、107-支撑杆、108-头部支架、2-驱动单元、201-驱动电机、202-齿轮支架、203-电机支架、204-减速齿轮组、2041-第一齿轮、2042-第二齿轮、2043-第三齿轮、205-曲轴、206-联轴器、3-前扑翼模块、301-左扑动杆、302-右扑动杆、303-连杆、304-扑翼支架、305-滑槽A、306-滑槽B、307-滑槽C、308-滑槽D、309-左扑动轴、310-右扑动轴、311-中心轴、4-后扑翼模块、5-前翼方向控制模块、501-舵机、502-舵机支架、503-齿条、504-齿条前支架、505-齿条后支架、506-第四齿轮、507-滑槽E、508-滑槽F、509-滑槽G、510-滑槽H、511-托杆、6-后翼方向控制模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

如图1～12所示，一种易拆装的碳纤维扑翼飞行器，包括机架1、驱动单元2、机翼单元及方向控制单元；所述机架1包括平行设置的上、下两根骨架，上、下两根骨架的前端插接并通过螺钉固定连接头部支架108的上下两端，上骨架101长于下骨架102且末端插接并通过螺钉固定连接有尾杆106；所述机翼单元包括前扑翼模块3与后扑翼模块4，方向控制单元包括前翼方向控制模块5与后翼方向控制模块6；所述前扑翼模块3、前翼方向控制模块5、驱动单元2、后扑翼模块4及后翼方向控制模块6从前向后依次排列设置于上骨架101与下骨架102之间。

所述机架1还包括左骨架103与右骨架104，头部支架108呈十字状结构，左骨架103与右骨架104分别插接并通过螺钉固定连接于头部支架108的左右两侧，且左骨架103、右骨架104与下骨架102的长度相同；所述头部支架108的上下两端设有竖向的调节槽105，上骨架101与下骨架102的前端位于调节槽105中。

所述驱动单元2包括驱动电机201、减速齿轮组204、齿轮支架202及电机支架203；所述电机支架203、齿轮支架202的顶端插接并通过螺钉固定连接于上骨架101，底部两侧分别插接并通过螺钉固定连接于左骨架103与右骨架104；所述减速齿轮组204包括第一齿轮2041、第二齿轮2042及第三齿轮2043，其中第二齿轮2042为双排齿轮，第一齿轮2041与第二齿轮2042通过转轴与轴承转动连接于齿轮支架202，驱动电机201通过螺钉固定连接于电机支架203，且驱动电机201的输出轴上通过轴毂联接的方式安装有第一齿轮2041，第一齿轮2041与第三齿轮2043啮合于第二齿轮2042，且第三齿轮2043通过轴毂联接的方式连接曲轴205。

所述曲轴205包括通过联轴器206连接的前段与后段，电机支架203向下延伸连接于下骨架102，曲轴205的后段转动连接于电机支架203并驱动连接于后扑翼模块4，曲轴205的前段驱动连接于前扑翼模块3。

所述前扑翼模块3与后扑翼模块4分别设置于机架1的前后两端，两者均包括左扑动杆301、右扑动杆302、连杆303及并列设置的两个扑翼支架304；左扑动杆301与右扑动杆302用于安装翅膀；所述扑翼支架304的卡接并通过螺钉固定连接于上骨架101，底端插接并通过螺钉固定连接于左骨架103与右骨架104，扑翼支架304中间设有竖向的滑槽A305，两侧对称设有横向的滑槽B306与滑槽C307；所述左扑动杆301与右扑动杆302的下段分别设有滑槽D308，且左扑动杆301与右扑动杆302交叉设置于两个扑翼支架304之间，中心轴311依次穿过两个滑槽A305与两个滑槽D308，左扑动杆301的上段通过左扑动轴309滑动连接于滑槽B306，右扑动杆302的上段通过右扑动轴310滑动连接于滑槽C307；所述前扑翼模块3的连杆303一端通过轴承转动连接于曲轴205的前段，另一端分别铰接于前扑翼模块3的中心轴311；所述后扑翼模块4的连杆303一端铰接于曲轴205的后段，另一端分别铰接于后扑翼模块4的中心轴311。

所述前扑翼模块3与后扑翼模块4的连杆303均为并列设置的两个，且前扑翼模块3与后扑翼模块4的中心轴311两端均伸出于两个扑翼支架304的外侧，两个连杆303对称的连接于扑翼支架304的外侧的中心轴311两端，且扑翼支架304呈土字型结构。

所述前翼方向控制模块5与后翼方向控制模块6分别设置于前扑翼模块3与后扑翼模块4后端的机架1之间，两者均包括舵机501、舵机支架502、齿条503、齿条前支架504及齿条后支架505；所述舵机支架502插接并通过螺钉固定连接于上骨架101，舵机501通过螺钉固定连接于舵机支架502，且舵机501的输出轴上通过轴毂联接的方式安装有第四齿轮506；所述齿条前支架504的顶端卡接并通过螺钉固定连接于上骨架101，齿条后支架505的顶端插接并通过螺钉固定连接于上骨架101，齿条后支架505的底端插接并通过螺钉固定连接于下骨架102，齿条后支架505的两侧插接并通过螺钉固定连接于左骨架103与右骨架104；所述齿条503位于齿条前支架504与齿条后支架505底部之间的托杆511上方，左扑动轴309与右扑动轴310对称的固定于齿条503上，第四齿轮506啮合于齿条503并驱动齿条503作左右往复直线运动。

所述齿条前支架504的两侧对称设有横向的滑槽E507与滑槽F508，齿条后支架505的两侧对称设有横向的滑槽G509与滑槽H510；所述左扑动轴309依次穿过滑槽B306与滑槽E507后连接于齿条503并伸至滑槽G509中，右扑动轴310依次穿过滑槽C307与滑槽F508后连接于齿条503并伸至滑槽H510中。

所述尾杆106下部与后翼方向控制模块6的齿条后支架505之间插接并通过螺钉固定连接有支撑杆107。

所述曲轴205的前段通过轴承转动连接于前翼方向控制模块5的齿条后支架505。

值得注意的是，机架1、齿轮支架202、电机支架203、减速齿轮组204、曲轴205、左扑动杆301、右扑动杆302、连杆303、扑翼支架304、舵机支架502、齿条503、齿条前支架504、齿条后支架505、第四齿轮506、托杆511均采用碳纤维材质。

本发明在安装时，先将曲轴205的前段安装在前翼方向控制模块5的齿条后支架505上，再将第三齿轮2043安装在电机支架203上；将四根骨架的一端固定在头部支架108上，依次放置前扑翼模块3、前翼方向控制模块5、驱动单元2、后扑翼模块4、后翼方向控制模块6的各个支架，各个支架可随意改变其位置以便舵机501、齿条503和减速齿轮组204的安装，待其他零部件放置之中，位置合理后固定四根骨架上各部件，最后固定尾部的尾杆106与支撑杆107；当零件安装出现差错或在使用过程中出现损坏，清理零件的固定点即可再一次拆下进行更换。

本发明在工作时，驱动电机201接收到型号后转动，从而驱动减速齿轮组204的工作，减速齿轮组204驱动曲轴205的前后两段同步转动，曲轴205带动连杆303做摇摆运动，同时曲轴205两端的连杆303拉动或推动中心轴311沿着竖向的滑槽A305做上下直线运动，从而使交叉的左扑动杆301与右扑动杆302上下扑动实现飞行。

在舵机501未接收到转向的信号时，齿轮D位于齿条503的中心处，从而左扑动杆301与右扑动杆302的扑动幅值相同，扑翼飞行器保持向前飞行。

当舵机501接收到左转的信号后，两个舵机501正转驱动齿条503向左侧移动，同时带动左扑动杆301和右扑动杆302向左侧移动，使得左扑动杆301的扑动幅值减小，右扑动杆302的扑动幅值增大，实现扑翼飞行器向左侧机动飞行。

同理，当舵机501接收到右转的信号后，两个舵机501反转驱动齿条503向右侧移动，同时带动左扑动杆301和右扑动杆302向右侧移动，使得右扑动杆302的扑动幅值减小，左扑动杆301的扑动幅值增大，实现扑翼飞行器向右侧机动飞行。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种易拆装的碳纤维扑翼飞行器，其特征在于：包括机架（1）、驱动单元（2）、机翼单元及方向控制单元；所述机架（1）包括平行设置的上、下两根骨架，上、下两根骨架的前端连接头部支架（108）的上下两端，上骨架（101）长于下骨架（102）且末端连接有尾杆（106）；所述机翼单元包括前扑翼模块（3）与后扑翼模块（4），方向控制单元包括前翼方向控制模块（5）与后翼方向控制模块（6）；所述前扑翼模块（3）、前翼方向控制模块（5）、驱动单元（2）、后扑翼模块（4）及后翼方向控制模块（6）从前向后依次排列设置于上骨架（101）与下骨架（102）之间。

2.如权利要求1所述的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，其特征在于：所述机架（1）还包括左骨架（103）与右骨架（104），头部支架（108）呈十字状结构，左骨架（103）与右骨架（104）分别连接于头部支架（108）的左右两侧，且左骨架（103）、右骨架（104）与下骨架（102）的长度相同；所述头部支架（108）的上下两端设有竖向的调节槽（105），上骨架（101）与下骨架（102）的前端位于调节槽（105）中。

3.如权利要求2所述的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，其特征在于：所述驱动单元（2）包括驱动电机（201）、减速齿轮组（204）、齿轮支架（202）及电机支架（203）；所述电机支架（203）、齿轮支架（202）的顶端连接上骨架（101），底部两侧分别连接左骨架（103）与右骨架（104）；所述减速齿轮组（204）包括第一齿轮（2041）、第二齿轮（2042）及第三齿轮（2043），第一齿轮（2041）与第二齿轮（2042）转动连接于齿轮支架（202），驱动电机（201）连接于电机支架（203），且驱动电机（201）的输出轴驱动连接于第一齿轮（2041），第一齿轮（2041）与第三齿轮（2043）啮合于第二齿轮（2042），且第三齿轮（2043）上连接有曲轴（205）。

4.如权利要求3所述的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，其特征在于：所述曲轴（205）包括通过联轴器（206）连接的前段与后段，电机支架（203）向下延伸连接于下骨架（102），曲轴（205）的后段转动连接于电机支架（203）并驱动连接于后扑翼模块（4），曲轴（205）的前段驱动连接于前扑翼模块（3）。

5.如权利要求4所述的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，其特征在于：所述前扑翼模块（3）与后扑翼模块（4）分别设置于机架（1）的前后两端，两者均包括左扑动杆（301）、右扑动杆（302）、连杆（303）及并列设置的两个扑翼支架（304）；所述扑翼支架（304）的顶端连接上骨架（101），底端连接左骨架（103）与右骨架（104），扑翼支架（304）中间设有竖向的滑槽A（305），两侧对称设有横向的滑槽B（306）与滑槽C（307）；所述左扑动杆（301）与右扑动杆（302）的下段分别设有滑槽D（308），且左扑动杆（301）与右扑动杆（302）交叉设置于两个扑翼支架（304）之间，中心轴（311）依次穿过两个滑槽A（305）与两个滑槽D（308），左扑动杆（301）的上段通过左扑动轴（309）滑动连接于滑槽B（306），右扑动杆（302）的上段通过右扑动轴（310）滑动连接于滑槽C（307）；所述前扑翼模块（3）的连杆（303）一端铰接于曲轴（205）的前段，另一端分别铰接于前扑翼模块（3）的中心轴（311）；所述后扑翼模块（4）的连杆（303）一端铰接于曲轴（205）的后段，另一端分别铰接于后扑翼模块（4）的中心轴（311）。

6.如权利要求5所述的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，其特征在于：所述前扑翼模块（3）与后扑翼模块（4）的连杆（303）均为并列设置的两个，且前扑翼模块（3）与后扑翼模块（4）的中心轴（311）两端均伸出于两个扑翼支架（304）的外侧，两个连杆（303）对称的连接于扑翼支架（304）的外侧的中心轴（311）两端，且扑翼支架（304）呈土字型结构。

7.如权利要求6所述的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，其特征在于：所述前翼方向控制模块（5）与后翼方向控制模块（6）分别设置于前扑翼模块（3）与后扑翼模块（4）后端的机架（1）之间，两者均包括舵机（501）、舵机支架（502）、齿条（503）、齿条前支架（504）及齿条后支架（505）；所述舵机支架（502）连接于上骨架（101），舵机（501）连接于舵机支架（502），且舵机（501）的输出轴上连接有第四齿轮（506）；所述齿条前支架（504）及齿条后支架（505）的顶端连接上骨架（101），齿条后支架（505）的两侧连接左骨架（103）与右骨架（104），且齿条后支架（505）的底端连接下骨架（102）；所述齿条（503）位于齿条前支架（504）与齿条后支架（505）之间的托杆（511）上方，左扑动轴（309）与右扑动轴（310）对称的固定于齿条（503）上，第四齿轮（506）啮合于齿条（503）并驱动齿条（503）作左右往复直线运动。

8.如权利要求7所述的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，其特征在于：所述齿条前支架（504）的两侧对称设有横向的滑槽E（507）与滑槽F（508），齿条后支架（505）的两侧对称设有横向的滑槽G（509）与滑槽H（510）；所述左扑动轴（309）依次穿过滑槽B（306）与滑槽E（507）后连接于齿条（503）并伸至滑槽G（509）中，右扑动轴（310）依次穿过滑槽C（307）与滑槽F（508）后连接于齿条（503）并伸至滑槽H（510）中。

9.如权利要求7或8所述的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，其特征在于：所述尾杆（106）下部与后翼方向控制模块（6）的齿条后支架（505）之间连接有支撑杆（107）。

10.如权利要求7或8所述的易拆装的碳纤维扑翼飞行器，其特征在于：所述曲轴（205）的前段转动连接于前翼方向控制模块（5）的齿条后支架（505）。

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