CN1396088A - “活摆杆”与扑翼飞行装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种类似鸟类或昆虫飞翔的机械扑翼飞行装置。缩放翼骨架与驱动杆在固定点和缩放点铰连，驱动杆上力臂直移点a在壳体外水平滑杆上约束；圆轨迹点m在壳体内环槽中约束；从中心将二个直移轨迹点b并联使驱动杆作扑动。在飞行中双翼重量在两折返处换向时惯性力可用双曲柄滚轮机构吸收、双翼上任意点有渐加速和渐减速度交替变化、双翼能同步屈伸、能随时锁定翱翔和随意变化扑翼角大小。可开发出多用途、大众化动力扑翼飞行器。

Description

“活摆杆”与扑翼飞行装置

本发明是一种属于类似鸟类、昆虫作扑翼飞翔的机械扑翼飞行装置，可用内燃等动力驱动及缩放翼等飞行部件组成大众化的载人扑翼飞行器。

自然界中的鸟类和昆虫完美无缺，高超的扑翼飞行技术，永远会对人们产生诱惑和挑战。多才多艺的达芬奇500年前所描述的由人力驱动多个滑轮组传动在绳索上缚着的扑动翼，明显表达了人类长期以来的飞行愿望，这已被现代的各种飞机所实现。然而也有令人困惑的是为什么天空中至今没有扑翼飞行器飞翔呢？就当代的科技水平而论，在动力上、材料上、与控制上、加工工艺、空气动力学等方面并不存在难以克服的困难，只有缺乏实用的扑翼飞行装置可能是阻碍扑翼飞行器发展的原因之一。

本发明的目的是将二根门氏A杆或者门氏B杆并联组合形成双翼驱动杆并分别和缩放仪机构上的固定点和缩放点组合为扑翼缩放翼骨架机构，通过内燃机等作动力来驱动这种扑翼装置在天空中作自由载人扑翼飞行，成为大众化的空中交通工具或其它多用途的扑翼飞行器。

在壳体和壳盖的结合面内分别制有相向、同心、同半径的园轨迹点环形槽，以及供驱动杆扑动的扇形缺口，用环形圈在壳体和壳盖之间的环形槽内定位，并在贴近Y-Y轴线的壳体、壳盖的上、下处均布多根轴向可拆卸紧固定位螺栓连接件组成驱动空腔及约束构件的载体。在X-X轴线的平面上二个支柱座的下端轴台分别与壳体和壳盖外相对小平面上的定位孔中固牢，其支柱座中心轴线应同在X-X轴线平面上垂直于中轴线，将左、右驱动杆的力臂直移点a处的内孔中各压入一个轴承套，把滑套分别套在各自的支柱座的滑杆上径向滑动，把另一头的轴台部分置入到轴承套中转动；将左、右驱动杆上的园轨迹点m处内孔中压入的带台轴销上套上滚轮分别放入壳体和壳盖内那段相应的环形槽中对二个园轨迹点的约束；将左右驱动杆上的直移轨迹点b为中心分别作出相应的轴台和相配合的内孔并联，或者通过卡当驱动销直接从左、右驱动杆上b处二内孔中穿出并联，使左、右驱动杆产生扑动式的输出。三联滚轮的外园柱面连同行星齿轮旋转，并在内齿圈套内的孔中或者直接在壳体相应的内孔中作行星纯滚动，与曲柄轴、曲柄销、卡当驱动销等组成能吸收双翼扑动中的惯性力的“双曲柄滚轮机构”。三联滚轮上的卡当驱动销的中心应和行星齿轮节园上某凸齿平分线上的节点重合对正后固定不变，再和Y-Y轴线上的偶数齿内齿圈节园上凹齿平分线上的节点B或者B′的装配重合点为“啮合定位点”时，卡当驱动销上空套的滚轮或滑块要置入到与左驱动杆上的a、m、b、G连线为对称轴线的卡当驱动槽板纵槽a-a中，左驱动杆与卡当驱动槽板要通过多个定位销和多个螺孔连接件固连成一体驱使并联的驱动杆以X-X为水平扑翼轴线，以2α的最大扑翼角作上、下扑动飞行，其二个驱动杆上的并联点亦沿Y-Y轴线上BB′线段等于齿圈节径范围内，对称于几何中心O，作最大距离的上、下往复运动。

左驱动杆上有b点为中心的通孔和轴台，轴台与右驱动杆的b点为中心的内孔并联，在左驱动杆上内侧面的轴线处制有对称的方形截面槽及容纳齿条头移动的槽中放入的齿条与左驱动杆侧面平面齐平，通过外盖板和卡当驱动槽板与左驱动杆侧平面紧固，将齿条封存在槽中；同样左、右驱动杆外侧面的轴线对称处也有方形截面槽直通至B中心内孔边缘处，叠加齿条的方形柄嵌在右驱动杆方形槽中同样齐平封存，其齿条凸出部分则靠壳盖内端面约束；在左、右驱动杆的外端各制有凸出另一侧面的方形短槽，槽中各有带孔滑板，通过二个定位紧固螺栓分别与齿条柄部和叠加齿条的柄部固连一起，外盖板分别将带孔滑板封在凸出的短槽中，齿轮轴装入左驱动杆以B点为中心的内孔中，其轴上空套轴承套后从壳盖上的纵槽中伸出与双槽摩擦轮坚固连接，齿轮轴上的齿轮分别和左驱动杆杆内的齿条和右驱动杆杆外的叠加齿条相错180°啮合传动。在壳盖正面Y-Y轴线的上、下对称的座孔中固定的上、下轴销上安装有双平行四边形摩擦开合机构，其下轴销上套装的曲臂下的双耳和下连接杆铆接，若在弹簧和档销作用下与Y-Y轴线重合时，则双平行四边形摩擦开合机构呈“松开”的矩形状态，若曲臂在控制信号的作用下被电磁铁吸附接合时就呈“锁闭”的平行四边形状态。扳动手柄或蜗轮蜗杆传动副等调控机构将行星齿轮与内齿圈的啮合定位点确定在Y-Y轴线上的内点圈节点上的B或B′点时，是左、右并联的驱动杆以2α的最大扑翼角的位置，是并联点在Y-Y轴线上的BB′等于内齿圈节径最大的往复直线输出；若并联点与B点重合就是上扑结束，下扑开始的瞬时，电磁铁在控制信号作用下松开曲臂，在弹簧作用下与挡销相接触，使双平行四边形摩擦开合机构与摩擦轮处于松开状态，同时左右驱动杆上固定的锁销电磁铁同时将齿条和叠加齿条锁住(图未示)，这时左、右驱动杆与左、右缩放翼骨架上的固定点G和缩放点S呈粗双点划线的竖向伸展状态，若并联点由B点位置运动到B′点是下扑结束和上扑开始的瞬时，左右驱动杆上固定的锁销电磁铁在控制信号作用下将齿条和叠加齿条松开(图未示)，同时平行四边形摩擦开合机构上的曲臂在电磁力作用下顺时针被电磁铁吸住使摩擦轮在平行四边形右边的摩擦条的正面压力挟持下，随着并联点由点B′不断向上运动使摩擦轮就产生顺时针方向旋转，将齿条和叠加齿条使左右缩放点S同时向并联点收缩，左右缩放翼骨架也随着并联点从点B′开始上升收缩到达中心O时已收缩到最大，当并联点继续上升超过中心O点位置时，摩擦轮与左边的摩擦条使摩擦轮产生反时针旋转直至B点为止，逐步将左右缩放点S同时向外运动，二缩放翼由最大收缩逐步伸展恢复到上扑结束下扑开始的B点状态，完成一个上扑和下扑周期。若将啮合定位点通过手柄或蜗轮蜗杆等机构调控到X-X轴线上的B₁或B₂位置时，则卡当驱动销及滚轮只能沿着与左驱动固连的卡当驱动槽板的纵槽a-a在X-X轴线上作往复直线运动，即离合自锁状态，这时的左、右驱动杆及相连的缩放翼骨架处在翱翔的锁定位置，发动机可怠速工作仍维持着卡当驱动销及滚轮在卡当驱动槽板的纵槽a-a中的运动自锁；若将啮合定位点从X-X轴线上的B₂点顺时针沿内齿圈节园上旋转直转到Y-Y轴线的B点，在其间的这段 的弧上有翱翔位(零扑翼角)、小扑翼角至最大扑翼角的任意变化。

二个参数相同的扑翼飞行机构装置的单体通过壳体连接套的两端接合面分别与前后壳体、壳盖在靠近Y-Y轴线上下相应处共用多根轴向紧固定位螺栓、螺帽固连一体，共用一个主输入轮把两组卡当行星输入机构中伸出的输入轴紧固连接并保证前后输入轴上的曲柄销相错180°，前面扑翼飞行装置单体和后面扑翼飞行装置单体的前啮合点和后啮合点也要保证在安装时相错180°，选定在Y-Y轴线平面上对称的前后内齿圈节径的上、下节点B，B′或B′，B上固定安装就位，通过加长的前后卡当驱动销，从左右驱动杆直移轨迹点b为中心的内孔中叠加穿出后，再分别套上滚轮置于前后壳盖Y-Y轴线平面上相应的纵槽中，前后的左、右驱动杆上都有带孔的安装平面，任意形状或结构的直翼、折翼、特殊翼等固定或更换都很方便，这种串联的复翼扑翼机构装置有很多结构特点，可使用短翼展较大扑翼角和高转速的扑翼频率等，由于前后曲柄销和前后啮合点都相错180°，故可取消曲柄配重及调整块仍能保持旋转时动态平衡。

在左、右驱动杆外端处套筒内带缩放点S的滑杆和左、右驱动杆相背侧面轴线上V形槽中滑动的V形板用多个螺钉固连，在两个V形滑板内端凸出的轴销上空套着的滚子分别与固定在相应壳体端面和壳盖端面处的凸轮槽中滚动，两个同样参数的凸轮槽外侧曲线 和内侧曲线都是同几何中心O的左右驱动杆上V形槽中相对移动的V形板轴销中心点或滚子中心点的椭圆曲线轨迹线，当两滚子随左右驱动杆的上扑或下扑的往复过程中进入或经过该固定凸轮槽的外侧段和内侧段的椭圆曲线时，左、右驱动杆V形槽中的V形板轴销上的滚子处于相对静止不动，凸轮槽上另两段 或 是以X-X轴线上某点为中心，半径为R的相同园弧线为内、外侧椭圆曲线间的过渡线。若aBT₁′和aBT₁的左、右驱动杆的并联点处在Y-Y轴线上的内齿圈上节园点B，卡当驱动销中心及内齿圈和行星齿轮间的啮合定位点都重合于B点时，aBT₁′驱动杆(左)杆上V形板轴销中心为T₁′，aBT₁驱动杆(右)杆上V形板轴销中心为T₁，两个滚子分别空套于各自的轴销上的凸轮槽中按中心的椭圆曲线箭头方向向下扑动抵至T₂T₂′时，则行星齿轮已完成整周旋转，其并联点(卡当驱动销中心)也正好下降至B′点，即完成了下扑时缩放翼锁定不动的半周期；然后缩放点S在V形滑板轴销的滚轮作用下按箭头方向向上运动，在

和段是缩放翼骨架逐步收缩至T₄T₄′点时收缩至最大后，再进入收缩保持段 和 ，和缩放翼的逐步缩放段 抵至T₁T₁′时其并联点(卡当驱动销中心)正好到达B点完成上扑缩放翼收缩、保持、缩放的另外半周期的往复运动。在凸轮槽的T₁T₁′和T₂T₂′的折返处设有导向板防止滚子产生逆转，这是一种在固定扑翼角的前提下同样使缩放翼骨架作上、下扑动缩放，结构简单实用的技术方案。

谁不曾梦想过象鸟儿一样地扇动双翅翱翔于蓝天呢！本发明以多种技术角度来分析和证明该扑翼飞行装置能“飞”得起来：

1、动力经减速由同步齿带或传动轴带动输入轮从壳体内部通过卡当驱动销直接或间接将左、右驱动杆上共同的直移轨迹点b叠加并联驱动双翅飞行；鸟类、昆虫靠厚实的胸肌协调伸、缩驱动双翅飞行，前者的单点并联驱动双翅的优点是显而易见的。

2、从自然进化来的血肉之躯在意识的控制下牵动双翅内外骨骼时，即翼的扑动与躯壳上肌肉之间所存在的力臂关系是无法通过简单有效的机械的方法来模仿或替代，是否是扑翼飞行难于上青天的原因？本发明的左驱动杆的力臂直移点a安排在壳体右边紧固的立柱滑杆上；右驱动杆的力臂直移点a安排在壳盖左边紧固的立柱滑杆上相对应，即使所选定的输入功率偏小也可改变力臂的参数，仍保证“飞”起来，采用这种简单直观的力臂关系再结合常规的卡当行星传动是实现扑翼飞行成功的关键所在。

3、在卡当行星输入机构中，本发明的“双曲柄滚轮机构”使扑动翼在通过上、下折返处时能吸收惯性的冲击力；尤其是串连起来复翼扑翼飞行装置，因为二个卡当驱动销中心点相错180°可取消配重，兼并输入轮等来减轻重负。

4、门内马斯摆杆中的门氏A杆和门氏B杆的运动特性是：杆上任意点的速度对称轴线X-X，以2α的最大扑动半角扑动时，依次从上折返点处以渐加速度向轴线X-X靠拢，然后又以渐减速度从轴线X-X离开摆向下折返点，即轴线X-X附近速度最快，二个折返点处速度相对较慢，使用上述这种交替变化的运动特性的扑动翼，在飞行中与鹤在天空飞翔姿态一样轻松优美。

5、由左、右驱动杆和缩放仪结构所组成缩放翼骨架有竖装和水平装两种不同安装模式，在上扑过程中都能逐步收缩翼面积和逐步伸放翼面积，有其它种类的直翼、折翼或特殊的固定翼等供选择。

6、本发明扑翼飞行装置，其结构简单紧凑易于制造，配合四冲程(或二冲程)内燃机等作动力可形成多品种、多用途的空中扑翼飞行器，尤其在开拓单座或双座载人的扑翼飞行器作为交通工具或模仿鸟类、昆虫、作为摄影、侦察、体育、航模及无人扑翼机等都可能促进新产业的诞生。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明“门内马斯摆杆”与扑翼飞行装置的第一实施例的主视结构示意图。

图1a，是图1缩小的全景示意图。

图2是左、右驱动杆轴线运动到与水平轴线重合时的全剖俯视结构示意图。

图3是图1主视局部的双平行四边形摩擦开合机构示意图。

图4是图2中A-A视向的左驱动杆槽中的齿条与中心齿轮的啮合及卡当驱动槽板与左驱动杆相关位置示意图。

图5是图2中B-B视向，右驱动杆槽中叠加齿条与中心齿轮啮合关系示意图。

图6是图2中左驱动杆C-C载面示意图。

图7是驱动杆轴线运动到与水平轴线重合时与缩放仪结构所组成的缩放翼骨架的水平位置组合的俯视局部示意图。

图8由二个扑翼飞行装置单体串联(复翼)的第二实施例主视示意图。

图9是图8侧视全剖结构示意图。

图10是单体的扑翼飞行装置的左右驱动杆轴线运动到水平轴线重合时全剖俯视结构示意图。

图11是凸轮槽缩放翼的第三实施例主视结构示意图。

图12是左、右驱动杆轴线运动到与水平轴线重合时的全剖俯视结构示意图。

图13是左、右凸轮槽位置关系示意图。

图14是图12中B-B处局部剖视示意图。

图15是图12中A-A处局部剖视示意图。

在图2中，内燃机等动力经传动轴或同步齿带(图未示)使输入轮1与固连的曲柄轴2一起转动，曲柄轴2上有呈整体制造的曲柄配重及平衡调整块29、螺钉等来保证转动平衡。卡当行星输入机构中的行星齿轮4与内齿圈6的节径比为1∶2。三联滚轮3轴台上压合有行星齿轮4，一起空套在曲柄销5上，然后一起被压入装配到曲柄轴2上的曲柄孔内固定，共同围绕内齿圈6作行星运动。三联滚轮3上有凸出的外园柱面在内齿圈套22的内孔中作行星纯滚动，由于曲柄销5是与压入到曲柄轴2上的曲柄孔内(整体最佳)和压入在三联滚轮3上的卡当驱动销7(整体最佳)之间所构成的双重曲柄旋转机构，实际上它是双重悬臂轴的组合，但通过三联滚轮3的外园柱面在内齿圈套22或者直接在壳体13的相配合孔中的纯滚动，完全改变了原来双重曲柄机构的承载受力状况，成为本发明特殊的“双曲柄滚轮机构”，它特别对驱动杆9，10和铰连一起的缩放翼骨架37，38等运动构件的重量在飞行连续扑动的上、下折返处换向时，若以较高速度往复通过时，则必然在折返处会产生较大惯性力，这惯性力可用各自不断旋转运动的行星齿轮4，三联滚轮3及双重曲柄构件的旋转质量所吸收(双曲柄滚动机构吸收)；由于三联滚轮3的外园柱面是在内齿圈套22或固定壳体13的孔内纯滚动，这对曲柄轴2上的主轴承及曲柄销5和卡当驱动销7所配合的轴承的承载，输入平稳及减震效果显著。三联滚轮3上的卡当驱动销7的中心应和行星齿轮4节园上某凸齿平分线上的节点对正重合后固定不变，卡当驱动销7套上滚轮8或滑块置入到用多个定位销41和多个螺钉42与左驱动杆9相固连的卡当驱动槽板40的纵槽a-a之中(纵槽两侧面应和驱动杆9上a、m、b、G连线对称)。

图1中的左、右驱动杆9，10，采用了门氏A杆或门氏B杆型的结构及运动特征，将同参数的二根驱动杆的直移轨迹点b并联一起进行共同驱动，其并联的转动中心称为“并联点”，它以几何中心O为对称中心，在Y-Y轴线上的内齿圈6节径上的上、下节点B、B′之间，以最大的扑翼角2α作最大的上、下往复直线驱动运动时，其左、右的缩放仪上的固定点G和缩放点S分别与左、右驱动杆上的固定点G孔及缩放点S孔铰连，组成左、右缩放翼骨架37，38，该缩放翼骨架有竖式安装方式，其上的SF线段是在扑翼下面起缩放作用的外露杆，图7中的缩放翼骨架37是水平方式安装在左驱动杆的水平固定点G孔和水平缩放点S孔铰连的，其上的SF线段的缩放杆可以放入翼面之内，无须外露。无论是竖式或水平安装于左、右驱动杆9，10的左、右缩放翼骨架37，38上的任意点的速度在对称X-X扑翼轴线，以2α的最大扑翼角作上、下扑动时，依次从上折返处以渐加速度向X-X扑翼轴线靠拢，然后又以渐减速度从X-X轴线离开向下折返处运动，即X-X轴线处的速度较快，上、下折返点处的速度相对较慢。鸟类的双翼都是由前肢进化而来的，故在左、右缩放翼骨架37，38的相当于腕关节W部位向外延伸形成WL的翼尖段是为了延长翼展及增加翼面积。图7中的粗双点划线的缩放翼骨架37在上扑到X-X轴线重合时，其缩放点在S′位置时的最小翼展收缩图，其细双点划线的缩放翼骨架37是下扑全过程中最大翼展，其缩放点在S位置，SS′为缩放点的移动距离。

在壳体13和壳体14的结合端面内分别制有相向、同心、内外直径相同的园轨迹点m处的环形槽，将一个有相同尺寸的环形圈12轻迫于壳体13和壳盖14的环形槽中，组合加工轴向定位孔15，16共4孔，用4根定位螺栓紧固，保证壳体13和壳盖14与二个环形槽同轴度的前提下，再分别加工出左、右驱动杆9，10上、下扑动时伸出壳体以外在壳体或壳盖相应的两侧扇形缺口，铣出环形圈12两侧处阻挡园轨迹点m处滚轮19，20在两侧环形槽内活动的弧形缺口57，58和供驱动杆9，10上下扑时同样的扇形缺口，组成一个能容纳驱动杆9，10作上下扑动的空腔及各约束结构件的安装组合的载体。

在图1、图2壳体13和壳盖14的外径处各加工有局部小平面上，径向镗有垂直于中轴线的定位孔，其定位孔中心应同处于X-X轴线平面上，其支柱座31，32分别压入其中，并通过多个螺钉与壳体13和壳盖14紧固(图未示)；将左、右驱动杆9，10杆上的力臂直移点a处的孔中分别压入轴套33，34，把滑套35，36的一头套在支柱座31，32上端的滑杆上自由径向滑动，另一头的轴台放入到轴套33，34中转动配合；将左、右驱动杆9，10杆上园轨迹点m处孔中压入的带台轴销17，18上套上滚轮19，20分别置入到壳体13和壳盖14内部57，58那段环形槽中来约束二个园轨点m；分别以左、右驱动杆9，10杆上的直移轨迹点b为中心，在左驱动杆9上制有中心轴台和右驱动杆10制有相应的中心内孔把驱动杆9，10上的二个直移轨迹点b并联于一点。卡当驱动槽板40的纵槽a-a是以驱动杆9上的直移轨迹点b为对称中心，以a、m、b、G连线为纵槽两侧面a-a为对称轴线，通过三个定位销41和至少四个紧固螺钉42(图未示)与驱动杆9固牢在正确的驱动位置上。

在图2中的内齿圈6是被压入到内齿圈套22内孔中固定的，内齿圈套22的外周铣有蜗轮轮齿与壳体13上切向安装的蜗杆23组成蜗轮蜗杆传动副，若转动壳体13上的蜗杆23，其壳体13内孔中转动配合的内齿圈套22与其中固定的内齿圈6也作相应转动。或者把内齿圈套22端面槽中固连的手柄直接伸出壳体13上相应的扇形缺口中穿出绕几何中心O手动旋转90°不受阻碍(申请号：01132773.1中图6、图7)等多种自动、半自动或者手动的调控方式，把三联滚轮3上整体固连的卡当驱动销7的中心在装配时有意和三联滚轮3的轴台上压入的行星齿轮4节园上的某凸齿平分线相交之节点重合，同时与重合在Y-Y轴线上的偶数齿的内齿圈6节径上的两个凹齿平分线上的上、下节点B或B′重合点位置确定为啮合定位点的始点时，则卡当驱动销7、滚轮8或滑块在卡当驱动槽板40的纵槽a-a之中将并联的驱动杆9，10以2α的最大扑翼角作上、下扑动，其两杆上的并联点在Y-Y轴线上，以O为对称中心作BB′等于内齿圈6节径的最大的驱动范围，若将啮合定位点通过蜗轮蜗杆传动等调控机构把它转移到X-X轴线上的B₂点或B₁点时，则卡当驱动销7中心的驱动轨迹就与X-X轴线上的内齿圈6的节园直径

重合，故卡当驱动销7上空套的滚轮8或滑块在卡当驱动槽板40的纵槽a-a两壁不产生驱动力，这时左右驱动杆9，10的扑翼角2α为零，并联点与几何中心O重合，但卡当驱动销7中仍然在 直线上的二点之间作往复运动，这样双翼被锁定在翱翔不动的位置上，处于动力被切断的卡当离合器的位置。若控制啮合定位点在内齿圈6的节园上的

或 的节园的弧线内任意变化就能随意控制扑翼角的大小变化。

在图2中左驱动杆9的直移轨迹点b中心处的直通内孔中装入转动的齿轮轴43，其齿轮两端分别与左驱动杆9侧面槽中的齿条23啮合(图4)，和右驱动杆10相应侧面槽中的叠加齿条24相错180°啮合(图5)，齿条23和叠加齿条24柄部在各自的槽中滑动，其侧面高度和左、右驱动杆侧面齐平，通过卡当驱动槽板40底平面和盖板27将齿条23封闭在左驱动杆9的槽中，和通过壳盖14的内端面和盖板28将叠加齿条24也封闭在右驱动杆10的槽中。在左、右驱动杆9，10的另一侧面的顶端部位制有不少于盖板59，60的长度，高度如图6中的73，74的方形整体凹槽，凹槽中放入带S孔的滑板25，26，并通过不少二个定位螺栓(图未示)分别和齿条23、叠加齿条24与滑板25、26固连。若齿轮轴43作正、反转动，则左、右驱动杆9、10槽内滑动的齿条23、叠加齿条24也作相向或相背运动，使左、右滑板25、26上的缩放点S能在SS′的距离任意相对变化。齿轮轴43轴颈上空套有台轴套11置于壳盖14端面的纵向槽39之中作上、下滚动，其齿轮轴43的齿轮部分由轴套11的台和卡当驱动槽板40的底平面来保证轴向间隙，在齿轮轴43的轴上装有双槽摩擦轮44通过键或轴销固定(图未示)，这样，齿轮轴43和双槽摩擦轮的中心实际上与并联点重合并以几何中心O为对称中心在Y-Y轴线上的BB′直线范围内由内齿圈套22上的蜗轮和蜗杆21等传动控制机构的调控下可作任意大小的上、下往复直线运动。

在壳盖14上镗有49，50的轴向内孔中固定上伸出来的轴销，其中心与Y-Y轴线重合(图未示)。等长的连接板45，46的内侧面应与壳盖14端面贴合，在连接板45的上部和连接板46的下部分别制有凸出的与双槽摩擦轮对应的梯形截面的摩擦条71，72，等长的上、下连接板47，48通过四根轴销与左、右连接板45，46铰连组成一个平行四边形，上、下连接板47，48中心对称处有孔49，50，一起置入到壳体14伸出的固定轴销之中锁定，在下连接板48中心内孔50外的下轴销上还同轴套装曲臂51，其曲臂51下面双耳要与下连接板48呈垂直铆接固连，组成双平行四边形摩擦开合机构。

在被确定的啮合定位点，即卡当驱动销7的中心点处行星齿轮4上那个特殊凸齿与定位在Y-Y轴线上重合的内齿圈6(偶数齿)节园直径上的B和B′这两点处的两个凹齿齿根处的中央小孔中各装有控制信号的开关的触针稍稍凸起于齿根之中，由于行星齿轮4与内齿圈6的齿数比是1∶2的关系，故当曲柄2每转一周则行星齿轮4上那个特殊齿顶会碾压两凹齿齿根内的信号触针各一次(申请号：01112242.0中的图8及权项3有具体说明)而发出准确控制信号，但不会因为内齿圈6的方位角的变化而改变。

若图1中左、右驱动杆9，10两杆上的并联点运动到与B点重合时(以2α最大扑翼角)确定是上扑结束及下扑开始的位置，左右缩放翼骨架37，38已完全复原到最大翼展状态，此时在行星齿轮4上的卡当驱动销7中心处那个凸齿齿顶正碾压Y-Y轴线上B点处内齿圈6上凹齿根中的信号开关触针，使双平行四边形摩擦开合机构呈松开的矩形状态，即控制信号使电磁铁55断电，曲臂51在弹簧的拉力下脱开电磁铁55的吸力被挡销53挡住，使曲臂51的轴线和Y-Y轴线重合位置时，则呈矩形的双平行四边形摩擦开合机构中的左、右连接板45，46上的梯形截面摩擦条71，72与齿轮轴43上紧固的双槽摩擦轮44脱离接触，使摩擦轮无法旋转，同时，控制信号也使电磁销(图未示)将左、右驱动杆9，10滑槽内的滑板25，26或齿条23叠加齿条24同时锁定，使下扑时双翼的最大翼展保持不变；直到两驱动杆上的并联点与B′重合时，是下扑结束及上扑开始的位置时，行星齿轮4上的卡为驱动销7中心处那个凸齿齿顶又正好旋转一周后碾压Y-Y轴线上B′点处内齿圈6上另一个相错180°的凹齿根中信号开关触针，使双平行四边形摩擦开合机构呈闭锁的平行四边形状态，即电磁铁55在控制信号作用下，吸力将曲臂51顺时针和电磁铁55吸住(图3)，同时控制信号也把电磁锁销将左右驱动杆9，10滑槽内的滑板25，26或齿条23叠加齿条24同时松开，在曲臂51与电磁55吸住的同时，双平行四边形摩擦开合机构中连接板46下方的凸出的双摩擦条72紧压在双槽摩擦轮44的梯形凹槽之中，在随两驱动杆上的并联点逐渐上升(上扑)过程中迫使双槽摩擦轮44作顺时针转动，这时左、右驱动杆9、10槽内的滑板25，26上的二个缩放点S在相连的齿条23叠加齿条24与齿轮轴43上的齿轮相向运动，使S点向S′点方向同时运动而逐渐将缩放翼骨架37，38的翼展逐步收缩，直到双驱动杆的并联点与几何中心O重合时为止，缩放翼骨架37，38就已收缩到位(图7中粗双点划线)；当并联点在继续上升过程中刚越过O点后，左边连接板45上方凸出的摩擦条71开始进入双槽摩擦轮44的梯形凹槽之中迫使摩擦轮44作反时针方向转动，从而将二个缩放点从S′点方向同时向S点运动，直至上升的并联点重新和B点重合后，其缩放翼骨架37，38就完全将双翼展开回到上扑结束、下扑开始时B点位置，就是双翼在下扑展翼、上扑缩放翼完成一个总周期的运动过程，这时的行星齿轮4上的卡当驱动销7中心处的那个凸齿顶又正好碾压Y-Y轴线上B点处内齿圈6上那个凹齿根中的信号开关触针，上述只是说明左、右驱动杆9、10是以2α的最大扑翼角扑动飞行的情形。

由于“啮合定位点”和控制信号的开关触针几乎挤在一起而固定不变，通过蜗轮、蜗杆21等传动机构来调控“啮合定位点”的方位角时，其内齿圈6上两个特殊凹齿根中的信号开关触针的方位角也随着同步改变，所以随意改变扑翼角的大小变化并不会打乱控制电磁铁及电磁销的准确开、闭程序。上述是一种扑翼角大小能任意变化、双翼能同步缩放、能随时翱翔的扑翼飞行机构装置的第一实施方式。

也可将图10那样的固定飞行扑翼角的扑翼飞行的单体装置串联成为复翼飞行装置(蜻蜓式扑翼飞行装置)，就是本发明第二实施方式。在图8、9、10中，连接套30的两端分别与前后壳体13，13′，前后环形圈12，12′，前后壳盖14，14′，组合一起加工出同轴线的定位孔15，16，共用四根或多根紧固精确定位螺栓、螺帽轴向固连一体。共同一个输入轮1把前后卡当行星输入机构中的曲柄轴2，2′用键或销同轴固连，并通过连接套30上的两个相应缺口56用同步齿带将动力从中间输入(图未示)，并要确保前后曲柄销5，5′相错180°安装。三联滚轮3，3′的外园柱面分别在内齿圈6，6′所压入的壳体13，13′的同心内孔中作行星纯滚动，前后三联滚轮3，3′上的前后卡当驱动销7，7′的中心仍应选择在行星齿轮4，4′节园上的某凸齿平分线上的节点对正重合固牢，其前后啮合定位点应分别确定在Y-Y轴线平面上的B点(前啮合定位点)和B′点投影在后面扑翼飞行机构装置中(B′)点(后啮合定位点)或者相反错开装配就位，加长的前后卡当驱动销7，7′套上承力轴套8，8′，从前、后，左、右的驱动杆9，10，9′，10′的前后并联点孔中穿出，再分别套上滚轮11，11′置于前、后壳盖14，14′相应的纵槽39，39′之中。在前后的左、右驱动杆外端制有多种带孔的相同安装平面，任意形状、结构、材料的直翼、折翼或特殊翼的部件的固定或更换都很方便。由于此种串联的复翼飞行机构装置具有固定的相错安装的结构特点，可以取消原单体装置中曲柄轴2，2′上的配重及配重调整块等零件后，仍可保持旋转时的动态平衡，相对第一实施方式有：可采用较大扑翼角、短翼展和较高的扑翼频率、重量轻、平衡性能好、易制造等特点。

缩放翼37，38也可和图11至15中这种的固定扑翼角扑翼飞行装置匹配(图未示)。在左、右驱动杆9，10的外端处套筒内装入带缩放点孔S的滑杆25，26和左、右驱动杆9，10相背的侧面上的V形槽中滑动的V形板23，24，用多个螺钉58与滑杆25，26在套筒内固连，在左、右V形板里端凸出的同尺寸的轴销63，64上空套着滚子65，66分别置于凸轮板61，62中的封闭凸轮槽中滚动，凸轮板是通过多根紧固定位螺钉69，70与壳体13和壳盖14上铣出的平面配合固连，在左、右凸轮板61，62上封闭凸轮槽的外侧中心曲线

和内侧中段槽中心曲线 是左右V形板23，24上的轴销63，64的中心点在作上、下扑动过程中的相应椭圆部分的轨迹线。滚子65，66的中心(或轴销63，64中心)按图13中循环箭头所示方向在 段是下扑半周期中的停歇段，是左、右驱动杆9，10和左右缩放翼骨架翼展伸展最大状态，即缩放点S处保持不动的相对静止状态；凸轮槽板61，62上封闭凸轮槽的 和

是半径为R的园弧过渡线，

是上扑时缩放翼骨架上的S点向S′点移动作相对运动的收缩段， 为上扑时缩放翼骨架缩放点在S′点处不动的收缩保持停歇段， 为上扑时缩放翼骨架上缩放点S点作相对运动的缩放复原段，即缩放翼由收缩→收缩保持→缩放复原的上扑的半周期后就是一个上、下扑动的全过程，在左、右封闭凸轮槽的上、下转弯的折返处分别设置了防逆转导向板机构75，76。这就是在固定的扑翼角范围由缩放翼37，38也能作固定模式的屈伸变化的第三种实施方式。

*参考文献：申请号：0112242.0，01132773.1，01101766.x。

Claims (10)

1、“门内马斯摆杆”与扑翼飞行装置，是一种类似鸟类、昆虫用双翅扑翼飞翔的机械扑翼飞行装置，使用内燃动力或者其他的动力驱动卡当行星输入机构来带动该扑翼飞行装置及缩放翼骨架等飞行构件组成载人、载物的多用途、多品种、大众化的扑翼飞行器；它是在壳体(13)和壳盖(14)的结合面内有相向、同尺寸的园轨迹点环形槽以及供驱动杆(9)，(10)扑动的扇形缺口，用环形圈(12)在二者之间定位，并在贴近Y-Y轴线上、下处均布多根轴向可拆卸的紧固定位螺栓连接件组成驱动杆(9)，(10)的驱动空腔及其他约束构件的载体；在X-X轴线平面上支柱座(31)，(32)的下端轴台分别与壳盖(14)、壳体(13)外相对小平面上定位孔中固牢，其支柱座(31)，(32)上的中心轴线应同在X-X轴线平面上垂直于中轴线，将左、右驱动杆(9)，(10)杆上的力臂直移点(a)处内孔中压入轴承套(34)，(33)，把滑套(36)，(35)的一头套在支柱座(32)，(31)滑杆上径向滑动，另一头的轴台置入轴承套(34)、(33)中转动，将左、右驱动杆(9)，(10)上园轨迹点(m)处内孔中压入的带台轴销(18)，(17)上套上滚轮(20)，(19)，分别放入到壳体(13)和壳盖(14)内的(58)，(57)那段环形槽中分别对二个园轨迹点的约束，将左、右驱动杆(9)，(10)杆上的直移轨迹点(b)为中心作出各自相应的轴台和相配合的内孔并联在一点，或者卡当驱动销(7)从驱动杆(9)，(10)的直移轨迹点(b)处的二个相同内孔中穿出直接并联；三联滚轮(3)的外园柱面连同行星齿轮(4)旋转并在内齿圈套(22)内孔中或者壳体(13)内孔中作行星纯滚动，并与曲柄轴(2)，曲柄销(5)，卡当驱动销(7)一起组成能吸收双翼扑动中的惯性力的双曲柄滚轮机构，三联滚轮(3)上的卡当驱动销中心应和行星齿轮(4)节园上某凸齿平分线上的节点重合对正后固定不变，再和Y-Y轴线的偶数的内齿圈(6)节径上两凹齿内的节点B或者B′的装配重合点确定为啮合定位点的始点时，卡当驱动销(7)上空套滚轮(8)或者滑块要置入到与左驱动杆(9)杆上的a、m、b、G连线为对称轴线的卡当驱动槽板(40)的纵槽a-a之中，二者要通过多个定位销(41)和多个连接件螺孔(42)固连一体，驱使并联的驱动杆(9)，(10)以2α的最大扑翼角，以X-X为扑翼轴线作上下扑动飞行，其并联点(b)沿Y-Y轴线上的BB’等于内齿圈(6)的节径范围内作最大的上下往复运动。

2、根据权利要求1所述的“门内马斯摆杆”与扑翼飞行装置，由缩放仪机构发展成为缩放翼骨架机构(37)，(38)，有水平或者竖向与驱动杆(9)，(10)上的固定点G和缩放点S分别铰连，在缩放翼骨架(37)，(38)上的WJ段是翼展骨架延长段；驱动杆(9)、(10)及缩放翼骨架(37)，(38)上的任意点的速度在对称于X-X扑翼轴线，以2α的最大扑翼角或者任意调控的2α扑翼角大小作下、上扑动时，依次从上折返处以渐加速度向X-X扑翼轴线靠扰，又以渐减速度从X-X扑翼轴线离开向下面的折返处运动，即X-X扑翼轴线处速度比上、下折返处的速度相对较快的交替变化。

3、根据权利要求1中所述的“门内马斯摆杆”与扑翼飞行装置，通过在壳体(13)内转动的内齿圈套(22)上蜗轮和壳体(13)上所安装的蜗杆(21)组成的蜗轮蜗杆传动副或者把内齿圈套(22)上固连的手柄伸出壳体(13)之外手动等多种调控方式将啮合定位点以反时针向X-X轴线上的B₂或者B₁点逐步迫近，则并联的驱动杆(9)、(10)的2α扑翼角也呈比例任意缩小的变化，若将啮合定位点调控到与B₂或者B₁点重合时，则正好被处在卡当离合器的位置，就是2α扑翼角为零的双翼翱翔自锁的位置；啮合定位点靠近的行星齿轮(4)上那个凸齿齿顶也相应地随偶数内齿圈(6)的的方位角而变化，仍是按不变规律碾压相对节圆上内齿圈(6)上二个凹齿齿根中的控制信号触针各一次。

4、根据权利要求1或2所述的“门内马斯摆杆”与扑翼飞行装置中的左、右缩放点S，同步、相向或者相背的缩放运动是通过驱动杆(9)，(10)侧面槽中移动的齿条(23)，叠加齿条(24)与驱动杆(9)上并联点中心内孔中的齿轮轴(43)的齿轮两端相错180°啮合传动，其轴端固有带摩擦轮(44)、其轴颈上套有轴套(11)装在壳盖(14)纵槽(39)中。

5、根据权利要求1至3或4所述的“门内马斯摆杆”与扑翼飞行装置，其双平行四边形摩擦开合机构上的曲臂(51)上双耳垂直与下连接板(48)铆接并一起装入到壳盖(14)的Y-Y轴线上固定轴销(50)之中，在左连接板(45)上部和右连结板(46)下部制有与摩擦轮(44)相应凸出的摩擦条(71)，(72)，当在上扑结束，下扑开始的B点时，在控制信号作用下驱动杆(9)，(10)槽中齿条被锁住，双平行四边形摩擦开合机构也同时在控制信号作用下，曲臂(51)与电磁铁(55)脱开，在弹簧(54)的拉力下被档销(53)档住呈矩形，使左右连接板(45)，(46)上凸出的摩擦条(71)，(72)与摩擦轮(44)脱离接触，缩放点在S位置不动，保持其最大的翼展在下扑过程中不变；当在下扑结束上扑开始的B’点时，在控制信号作用下驱动杆(9)，(10)槽中齿条开锁，双平行四边形摩擦开合机构也同时在控制信号作用下，曲臂(51)克服弹簧拉力与电磁铁(55)相吸住呈平行四边形，使右连接板(46)上的摩擦条(72)与摩擦轮(44)正压接触产生顺时针转动，使齿条(23)和叠加齿条(24)上的两个缩放点相向运动，故左右缩放翼骨架(37)，(38)随并联点的上升而逐渐收缩直抵至几何中心O时，已到收缩最大的S’的位置，然后摩擦轮(44)与左连接板(45)上的摩擦条(71)摩擦接触产生反时针转动，使两个缩放点相背运动而将缩放翼(37)，(38)逐步放开直抵至下扑开始的B点时缩放点回到S的位置为止。

6、根据权利要求1所述的“门内马斯摆杆”与扑翼飞行装置，由曲柄轴(2)，曲柄销(5)、卡当驱动销(7)和三联滚轮(3)等所组成的，双曲柄滚轮机构，对飞行中双翼构件重量在连续扑动中的上、下折返换向处所产生的惯性力能被旋转的双曲柄滚轮机构所吸收，三联滚轮(3)的外圆柱面在内齿圈套(22)内孔或者在固定壳体(13)内孔中的纯滚动对降低各轴承上的承载、输入平稳及减震效果显著。

7、“门内马斯摆杆”与扑翼飞行装置，是一种类似鸟类，昆虫用双翅扑翼飞翔的机械扑翼飞行装置，使用内燃动力或者其它动力驱动卡当行星输入机构来带动该扑翼飞行装置及缩放翼骨架等飞行构件组成载人，载物的多用途、多品种、大众化的扑翼飞行器；它是由连接套(30)，共用输入轮(1)，共用皮带传动或者共用传动轴从连接套(30)外的相应缺口(56)将动力从中间引入，共用多根轴向可拆连接件(15)，(16)将二组相同参数的单体扑翼飞行装置中相关部件相错180°串联组合，前、后啮合定位点应当分别确定在Y-Y轴线平面上的前内齿圈(6)节径上节点B和后内齿圈(6′)节径下节点B′或者相反的前B′和后B点位置，前组驱动杆(9)，(10)和后组驱动杆(9′)，(10′)在直移轨迹点b的中心内孔中各用套筒(8)，(8′)直接并联，其前、后组驱动杆上的a点和m点的约束与权项1所说一致，卡当驱动销(7)，(7′)从套筒孔中穿过后，再套上轴套(11)，(11′)，分别置入壳盖(14)、(14′)纵槽(39)，(39′)之中，动力经输入轮(1)驱动相错180°的二组三联滚轮上固连的前、后卡当驱动销(7)，(7′)使前、后两组驱动杆按固定扑翼角作复式扑翼飞行。(蜻蜓式扑翼飞行装置)。

8、根据权利要求7所述的“门内马斯摆杆”与扑翼飞行装置，其复式扑翼飞行装置前、后二组驱动杆(9)，(10)和(9′)，(10′)外端有连接柄及数个安装孔，任意的形状、结构、材料、大小的直翼、折翼或特殊翼构件都可固定其上；由曲柄轴(2)，(2′)曲柄销(5)，(5′)卡当驱动销(7)，(7′)和三联滚轮(3)，(3′)等所组成的双曲柄滚轮机构，对飞行中的双翼构件重量在两个折返处换向时的惯性力能被双曲柄滚轮机构所吸收，三联滚轮(3)，(3′)的外园柱面在壳体(13)，(13′)内孔中纯滚动有降低备轴承承载，输入平稳及减震效果显著。

9、“门内马斯摆杆”与扑翼飞行装置，是一种类似鸟类、昆虫用双翅扑翼飞翔的机械扑翼飞行装置，用内燃动力或者其他动力驱动卡当行星输入机构来带动该扑翼飞行装置及缩放翼骨架等飞行构件组成载人、载物的多用途、多品种、大众化的扑翼飞行器；它有封闭凸轮槽的凸轮板(61)，(62)被安装固定在壳体(13)和壳盖(14)相应端面上，驱动杆(9)，(10)相背V形槽中各有V形板(23)，(24)分别与外端套筒内带有缩放点S孔的滑杆(25)，(26)通过螺钉(58)紧固相连，其V形板(23)，(24)内端的轴台(63)，(64)上套有滚子(65)，(66)置入相应的封闭凸轮槽中，驱动杆(9)，(10)在直移轨迹点b中心内孔中用套筒(8)直接并联驱动，其驱动杆(9)，(10)上的a点和m点的约束与权利要求1所说一致，卡当驱动销(7)从套筒孔(8)中穿过后，再套上轴套(11)置于壳盖(14)纵槽(39)之中以固定的扑翼角在Y-Y轴线的BB′内作上、下往复驱动时，封闭凸轮槽中的

和

的滚子中心按箭头所指方向是驱动杆(9)，(10)的同步下扑段，缩放翼上的固定点G和缩放点S之间保持相对静止不动的翼展最大状态；

和

是上扑时缩放翼的收缩段，

和

是缩放翼收缩继续保持段(G、S点间相对静止)， 和 是缩放翼缩放复原段；在凸轮槽的上下折返处的导向板机构(75)，(76)是防止滚子(65)，(66)产生逆转。这是一种在固定扑翼角飞行前提下其上、下扑动时缩放翼(37)，(38)也能同步屈伸，结构较为简单实用的扑翼飞行装置。

10、根据权利要求9所述的“门内马斯摆杆”与扑翼飞行装置，其对称的封闭凸轮槽(61)，(62)中 和 段是滚子(65)，(66)的中心点相应的椭园曲线轨迹线，其余段是过渡的园弧曲线；由曲柄轴(2)、曲柄销(5)、卡当驱动销(7)和三联滚轮(3)等所组成的双曲柄滚轮机构，对飞行中的双翼构件重量在两个折返处换向时的惯性力能被双曲柄滚轮机构所吸收；三联滚轮(3)的外园柱面在壳体(13)内孔中纯滚动有降低各轴承承载，输入平稳及减震效果显著。

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