CN1433929A - 仿昆虫振翅运动效果的转动机构 - Google Patents

Abstract

本发明是一种仿昆虫振翅运动效果的转动机构，主要由转臂与转翼组成。转翼随转臂转动的同时还相对转臂反向转动，使转翼的绝对角速度只有转臂的角速度的二分之一，从而使转翼产生不对称转动。用高速不对称转动可产生模仿高频率不对称摆动的振翅运动效果；因而使用此机构可以制造出具有实用性的、仿昆虫振翅飞行的飞行器。

Description

仿昆虫振翅运动效果的转动机构

本发明属于仿生运动机械技术领域，具体涉及一种可以产生仿昆虫振翅运动效果的转动机构。

为实现象昆虫或鸟儿一样上下扑动双翅在空中飞行的梦想，人类一直进行着不懈的努力。正如2001年3月28日授权公告的中国专利91111012.7所提出的扑翼机那样，以往的各种方案都把模仿双翅的上下扑动作为主要目的。但是，人类常用发动机的基本运动形式是转动，企图用简单轻便的机构把转动变成象昆虫的翅膀一样上下不对称的高频率摆动是十分困难的。因此各种扑翼机方案中的传动机构都比较复杂，增加了飞行器的重量，降低了可行性。

本发明的目的在于提供一种结构简单的仿昆虫振翅运动效果的转动机构，它可以不必把常用发动机的转动转变成摆动而直接使翼片产生不对称的转动；从而使用这种机构可以制造出具有实用性的、具备昆虫振翅飞行效果的飞行器。

本发明的机构主要由转臂、转翼、转臂轴与转翼轴组成。转臂轴在转臂中部，转翼轴安装在转臂两端且与转臂轴平行，两个转翼分别固连在两个转翼轴上，且两转翼的翼面互相垂直；转翼随转臂转动的同时还相对转臂转动，相对转动的方向与转臂转动的方向相反，相对转动的角速度是转臂角速度的二分之一。在此条件下，转翼的绝对角速度是转臂的角速度的一半，此机构转动时转翼的运动就是可以产生类似昆虫振翅运动效果的不对称转动。如果运动开始时转臂5处于水平位置，一个转翼1在转臂5的右端，且翼面处于铅直位置；此时另一转翼15在转臂5的左端，且翼面处于水平位置。当转臂5转过180度后，原来在右端的转翼1到达左端，但由于它的角速度是转臂5的一半，所以转翼1只转过90度，到达左端时成为水平位置。与此同时，另一转翼15已转到右端，同样它只转过90度，到达右端后成为铅直位置。如此连续转动时，转翼1或15在右端总是处于铅直位置，而到达左端时总是处于水平位置；转翼1与15在转臂轴8两侧的转动是不对称的。因此转翼在转臂轴两侧对空气的作用力也是不同的：转翼在转臂轴左侧向下转动过程中与空气的作用力始终大于转翼在转臂轴右侧向上转动过程中与空气的作用力，从而产生与昆虫翅的上下不对称摆动相似的效果。

本发明的优点是：一.由于转翼的角速度是转臂的角速度的一半，使转翼产生左右不对称的转动，从而可与空气产生上下不同的作用力，因而可以用高速不对称转动产生模仿高频率不对称摆动的振翅运动的效果。二.此机构的运动是转动，可直接与常用转动发动机连接，不再需要把转动转化为摆动的复杂机构，有利于实现仿振翅飞行器的制造。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1是本发明机构的不对称转动示意图。

图2是本发明机构的立体图。

图3是图2的左视示意图。

图4是图2的后视示意图。

如图3所示，本发明的机构主要由：转翼1与15，动轮2与14，转翼轴3与13，同步带4，转臂5，定轮6，从动齿轮7，转臂轴8，定轮轴9，动力轴10，主动齿轮11，齿轮箱12组成。转臂5通过转臂轴8与齿轮箱12中的从动齿轮7相连，从动齿轮7与安装在动力轴10上的主动齿轮11啮合。两个转翼1与15相互垂直地安装在转臂5两端的转翼轴3和13上；为使两个转翼1与15工作时不互相干扰，转翼1与15的外端到各自的转翼轴3与13的距离必须小于转臂轴8到转翼轴3或13的距离的1.414倍。转臂5内部安装有两个动轮2与14和定轮6，动轮2与14分别和转翼轴3与13固连；动轮2与14和定轮6都是同步带轮，它们通过同步带4相联。定轮6和动轮2与14之间也可以采用链轮传动或其它传动形式，但它们之间的关系必须按照动轮2与14相对转臂5的角速度是定轮6相对转臂5的角速度的一半的要求来确定。转臂轴8是中空的，定轮轴9穿过中空的转臂轴8与不动的齿轮箱12固连，使定轮6不随转臂5一起转动。

齿轮箱12外部的常用转动发动机通过动力轴10与主动齿轮11带动从动齿轮7与转臂轴8，从而使转臂5转动，并带动转臂5两端的转翼轴3与13、动轮2与14及转翼1与15一起转动。但是由于受到与不动的定轮6相联的同步带4的作用，动轮2与14产生相对转臂5的转动，此相对转动方向与转臂5的转动方向相反。当定轮6的半径是动轮2与14的半径的一半时，动轮2与14相对于转臂5转动的角速度是转臂5的角速度的一半，从而使通过转翼轴3与13连结于动轮2与14上的转翼1与15以转臂5的角速度的一半的角速度转动。这样就使转翼1与15产生了不对称转动。

Claims (4)

1.一种仿昆虫振翅运动效果的转动机构，主要由转臂、转翼、转臂轴与转翼轴组成，其特征在于：转臂轴[8]在转臂[5]中部，转翼轴[3]与[13]安装在转臂[5]两端且与转臂轴[8]平行，两个转翼[1]与[15]分别固连在两个转翼轴[3]与[13]上，且两转翼[1]与[15]的翼面互相垂直；转翼[1]与[15]随转臂[5]转动的同时还相对转臂[5]转动，相对转动的方向与转臂[5]转动的方向相反，相对转动的角速度是转臂[5]角速度的二分之一。

2.根据权利要求1所述的仿昆虫振翅运动效果的转动机构，其特征在于：转翼[1]与[15]的外端到各自的转翼轴[3]与[13]的距离必须小于转臂轴[8]到转翼轴[3]或[13]的距离的1.414倍。

3.根据权利要求1所述的仿昆虫振翅运动效果的转动机构，其特征在于：转臂[5]内部安装有两个动轮[2]与[14]和定轮[6]，它们之间的关系必须按照动轮[2]与[14]相对转臂[5]的角速度是定轮[6]相对转臂[5]的角速度的一半的要求来确定。

4.根据权利要求3所述的仿昆虫振翅运动效果的转动机构，其特征在于：转臂轴[8]是中空的，定轮轴[9]穿过中空的转臂轴[8]与不动的齿轮箱[12]固连。

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