CN204310047U - 一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置 - Google Patents

Abstract

一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置，属航空技术领域。包括主轴、转臂、转臂滑块、摆动导杆、摆动导杆转轴、摆臂滑块、摆臂轴、摆臂、翼片、中心链轮、链条、翼链轮、内单向轴承、外单向轴承和机架。主轴通过轴承与机架相连。转臂与主轴垂直固连且通过轴承与转臂滑块轴相连。摆动导杆转轴通过轴承与机架相连。摆臂滑块轴通过轴承与摆臂相连于摆臂的中段。摆臂轴通过轴承安装在机架上。摆臂与摆臂轴垂直固连且通过轴承与翼轴垂直相连。中心链轮通过内单向轴承与摆臂轴相连，还通过外单向轴承与机架相连。翼链轮与翼轴固连。中心链轮与翼链轮的传动比为1∶1。下扑过程翼片始终处于水平状态。本实用新型结构简单，效率高，能产生较大的升力。

Description

一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置

技术领域

一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置，属航空技术领域，尤其涉及一种扑翼升力生成装置。

背景技术

传统的连杆机抅扑翼靠上下煽动来产生升力，扑翼上扬时阻力较大，效率较低，能产生的升力有限，很难实现重载飞行；专利号为ZL200910073435.8的中国专利公开的一种结构较复杂的靠扑翼提升机构使扑翼片复位的扑翼升力生成装置和现有的半转机构扑翼装置，虽然效率较传统扑翼高些，但翼片下扑过程中，只有中间位置翼片处于水平位置，其它时候翼片与水平面都存在一个夹角，越离开中间位置夹角越大，产生的升力是翼片作用力的竖直方向的分量，水平方向的分量成了损耗，故该两种现有的扑翼装置产生升力的效率有限。

发明内容

本发明的目的是克服现有扑翼装置的上述不足，发明一种结构简单的效率更高的带摆动导杆的平板扑翼升力装置。

一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置，包括主轴、转臂、转臂滑块、摆动导杆、位于摆动导杆中段与摆动导杆垂直固连的摆动导杆转轴、摆臂滑块、摆臂轴、摆臂、翼片、中心链轮、链条、翼链轮、内单向轴承、外单向轴承和机架。转臂滑块由转臂滑块体和转臂滑块轴构成。摆臂滑块由摆臂滑块体和摆臂滑块轴构成。转臂滑块体和摆臂滑块体安装在摆动导杆上分别位于摆动导杆转轴的左右两侧，两者均能沿着摆动导杆滑动。主轴通过轴承与机架相连于主轴的中段。主轴前后水平布置。转臂的一端与主轴的前端垂直固连，转臂的另一端通过轴承与转臂滑块轴相连，转臂滑块轴与主轴平行。摆动导杆转轴通过轴承与机架相连。摆臂滑块轴通过轴承与摆臂相连于摆臂的中段，摆臂滑块轴与主轴平行。主轴、摆动导杆转轴和摆臂轴三者互相平行且处于同一水平面内，主轴居左，摆动导杆转轴居中，摆臂轴居右。摆臂绕摆臂轴轴线的摆动平面、摆动导杆绕摆动导杆转轴轴线的摆动平面和转臂绕主轴轴线的转动平面三者相互平行且前中后布置。翼片由前平板、后平板和翼轴构成，翼轴处于前平板和后平板之间，翼轴前端与前平板固连，翼轴后端与后平板固连，前平板、后平板和翼轴三者处于同一平面内。摆臂轴的前端通过轴承水平安装在机架上，摆臂的一端与摆臂轴的后端垂直固连，摆臂的另一端通过轴承与翼片的翼轴垂直相连于翼轴的中段后部。翼轴与摆臂轴平行。中心链轮通过位于摆臂轴中段的内单向轴承与摆臂轴相连，内单向轴承的内圈与摆臂轴固连，内单向轴承的外圈与中心链轮固连；中心链轮还通过外单向轴承与机架相连，外单向轴承的内圈与中心链轮固连，外单向轴承的外圈与机架固连。翼链轮与翼轴固连于翼轴的中段前部，翼链轮和中心链轮通过链条相连，中心链轮与翼链轮的传动比为1∶1。链条运动平面与摆臂轴垂直。内单向轴承和外单向轴承均采用只能向一个方向转动的单向轴承。内单向轴承和外单向轴承的转动方向相反。从摆臂轴的后端往前端看：内单向轴承的外圈固定时其内圈只能向顺时针方向旋转而不能向逆时针方向转动；外单向轴承的外圈固定时其内圈只能向逆时针方向旋转而不能向顺时针方向转动。

组成本发明带摆动导杆的平板扑翼升力装置的各构件的尺寸及位置满足：摆动导杆在下方与转臂滑块绕主轴旋转轨迹圆周相切也即是转臂在下方与摆动导杆垂直位置时摆臂刚好竖直地处于摆臂轴的正上方位置，且翼片处于水平位置；摆动导杆在上方与转臂滑块绕主轴旋转轨迹圆周相切也即是转臂在上方与摆动导杆垂直位置时摆臂刚好竖直地处于摆臂轴的正下方位置。确保转臂旋转一周，摆臂恰好下上摆动一个周期，摆动的角度范围为180°。从摆臂轴的后端往前端看：转臂从在下方与摆动导杆垂直位置开始顺时针转动至在上方与摆动导杆垂直位置，摆臂从竖直处于摆臂轴正上方开始下摆180°至竖直处于摆臂轴的正下方位置；转臂从在上方与摆动导杆垂直位置开始继续顺时针转动至在下方与摆动导杆垂直位置，摆臂从竖直处于摆臂轴正下方开始上摆即回摆180°至竖直处于摆臂轴的正上方位置。

从摆臂轴的后端往前端看，该带摆动导杆的平板扑翼升力装置的一个工作周期分两个过程。第一个过程为翼片下扑过程：起始位置为摆臂竖直布置于摆臂轴的正上方，此时翼片处于水平位置并位于最高处，且转臂在下方处于与摆动导杆垂直位置，摆动导杆在下方与转臂滑块绕主轴旋转轨迹圆周相切。动力由主轴的后端输入，在旋转动力的驱动下，主轴带动转臂做顺时针方向转动，通过转臂滑块带动摆动导杆绕摆动导杆转轴轴线顺时针摆动，摆动导杆通过摆臂滑块带动摆臂顺时针下摆，由于内单向轴承和外单向轴承的限制，中心链轮固定不动，由于中心链轮与翼链轮的传动比为1∶1，链条带动翼链轮逆时针转动，保持翼片处于水平位置下扑，当摆臂转至摆臂轴正下方处于竖直位置时翼片处于最低位置，摆臂不会继续顺时针转动，完成了下扑过程。第二个过程为翼片上扬过程：从翼片处于最低位置开始，此时，摆臂在摆臂轴正下方处于竖直位置，且转臂在上方处于与摆动导杆垂直位置，摆动导杆在上方与转臂滑块绕主轴旋转轨迹圆周相切。随着主轴的继续顺时针转动带动转臂继续顺时针转动，通过转臂滑块带动摆动导杆绕摆动导杆转轴轴线逆时针摆动，摆动导杆通过摆臂滑块带动摆臂绕摆臂轴轴线逆时针上摆，由于内单向轴承和外单向轴承的限制，中心链轮和内单向轴承随摆臂轴一起转动，中心链轮、链条和翼链轮同步绕摆臂轴轴线逆时针转动，翼片与摆臂的夹角保持90°不变，当摆臂转至摆臂轴正上方处于竖直位置时翼片回到了最高位置，摆臂不会继续逆时针转动，完成了上扬过程，此时该装置回到了下扑过程的起始状态。主轴继续顺时针转动，将进入下一个工作周期，如此循环即能实现连续下扑和上扬的运动过程。摆臂下上转摆的角度范围为180°。扑动频率通过控制输入动力的转速实现，转速越快，扑动的频率越快，产生的升力就越大。

本发明一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置的突出优点有：1、下扑过程翼片始终处于水平状态，故能产生较大升力，由于作用力在水平方向几乎没有分量，故产生升力的效率很高。2、上扬过程翼片始终保持与摆臂垂直，沿翼轴运动轨迹圆弧的切向上扬，阻力较小。3、主轴由做圆周运动的动力驱动，方便配置动力源并方便控制速度，动力源采用内燃机或电动机都比较方便。4、主轴匀速转动时上扬比下扑快，效率高。5、下扑和上扬过程翼片的运动基本上是在过摆臂轴的铅垂面的同一侧完成的，该发明装置占用的空间较小，便于制作结构较紧凑的飞行器。

附图说明

图1是本发明一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置的主视示意图，图1中摆臂在摆臂轴正上方处于竖直位置也即是处于12点钟位置，翼片处于最高位置；图2是图1的右视示意图；图3是本发明一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置的翼片的示意图；图4是本发明装置翼片下扑时摆臂处于1点半钟时的示意简图，翼片处于水平位置；图5是本发明装置翼片上扬时摆臂处于1点半钟时的示意简图，翼片处于与摆臂垂直位置。

图中，1-主轴，2-转臂，3-转臂滑块，31-转臂滑块体，32-转臂滑块轴，4-摆动导杆，41-摆动导杆转轴，5-摆臂滑块，51-摆臂滑块体，52-摆臂滑块轴，6-摆臂轴，7-摆臂，8-翼片，81-前平板，82-后平板，83-翼轴，9-中心链轮，10-链条，11-翼链轮，12-内单向轴承，13-外单向轴承，14-机架，15-主轴转动方向指示，16-转臂滑块绕主轴旋转轨迹圆周，17-摆动导杆摆动方向指示，18-摆臂摆动方向指示，19-翼轴的运动轨迹圆弧。

具体实施方式

现结合附图1~5对本发明加以具体说明：一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置，包括包括主轴1、转臂2、转臂滑块3、摆动导杆4、位于摆动导杆4中段与摆动导杆4垂直固连的摆动导杆转轴41、摆臂滑块5、摆臂轴6、摆臂7、翼片8、中心链轮9、链条10、翼链轮11、内单向轴承12、外单向轴承13和机架14。转臂滑块3由转臂滑块体31和转臂滑块轴32构成。摆臂滑块5由摆臂滑块体51和摆臂滑块轴52构成。转臂滑块体31和摆臂滑块体51安装在摆动导杆4上分别位于摆动导杆转轴41的左右两侧，两者均能沿着摆动导杆4滑动。主轴1通过轴承与机架14相连于主轴1的中段。主轴1前后水平布置。转臂2的一端与主轴1的前端垂直固连，转臂2的另一端通过轴承与转臂滑块轴32相连，转臂滑块轴32与主轴1平行。摆动导杆转轴41通过轴承与机架14相连。摆臂滑块轴52通过轴承与摆臂7相连于摆臂7的中段，摆臂滑块轴52与主轴1平行。主轴1、摆动导杆转轴41和摆臂轴6三者互相平行且处于同一水平面内，主轴1居左，摆动导杆转轴41居中，摆臂轴6居右。摆臂7绕摆臂轴6轴线的摆动平面、摆动导杆4绕摆动导杆转轴41轴线的摆动平面和转臂2绕主轴1轴线的转动平面三者相互平行且前中后布置。翼片8由前平板81、后平板82和翼轴83构成，翼轴83处于前平板81和后平板82之间，翼轴83前端与前平板81固连，翼轴83后端与后平板82固连，前平板81、后平板82和翼轴83三者处于同一平面内。摆臂轴6的前端通过轴承水平安装在机架14上，摆臂7的一端与摆臂轴6的后端垂直固连，摆臂7的另一端通过轴承与翼片8的翼轴83垂直相连于翼轴83的中段后部。翼轴83与摆臂轴6平行。中心链轮9通过位于摆臂轴6中段的内单向轴承12与摆臂轴6相连，内单向轴承12的内圈与摆臂轴6固连，内单向轴承12的外圈与中心链轮9固连；中心链轮9还通过外单向轴承13与机架14相连，外单向轴承13的内圈与中心链轮9固连，外单向轴承13的外圈与机架14固连。翼链轮11与翼轴83固连于翼轴83的中段前部，翼链轮11和中心链轮9通过链条10相连，中心链轮9与翼链轮11的传动比为1∶1。链条10运动平面与摆臂轴6垂直。内单向轴承12和外单向轴承13均采用只能向一个方向转动的单向轴承。内单向轴承12和外单向轴承13的转动方向相反。从摆臂轴6的后端往前端看：内单向轴承12的外圈固定时其内圈只能向顺时针方向旋转而不能向逆时针方向转动；外单向轴承13的外圈固定时其内圈只能向逆时针方向旋转而不能向顺时针方向转动。

组成本发明带摆动导杆的平板扑翼升力装置的各构件的尺寸及位置满足：摆动导杆4在下方与转臂滑块3绕主轴1旋转轨迹圆周16相切也即是转臂2在下方与摆动导杆4垂直位置时摆臂7刚好竖直地处于摆臂轴6的正上方位置，且翼片8处于水平位置；摆动导杆4在上方与转臂滑块3绕主轴1旋转轨迹圆周16相切也即是转臂2在上方与摆动导杆4垂直位置时摆臂7刚好竖直地处于摆臂轴6的正下方位置。确保转臂2旋转一周，摆臂7恰好下上摆动一个周期，摆动的角度范围为180°。从摆臂轴6的后端往前端看：转臂2从在下方与摆动导杆4垂直位置开始顺时针转动至在上方与摆动导杆4垂直位置，摆臂7从竖直处于摆臂轴6正上方开始下摆180°至竖直处于摆臂轴6的正下方位置；转臂2从在上方与摆动导杆4垂直位置开始继续顺时针转动至在下方与摆动导杆4垂直位置，摆臂7从竖直处于摆臂轴6正下方开始上摆即回摆180°至竖直处于摆臂轴6的正上方位置。

从摆臂轴6的后端往前端看，该带摆动导杆的平板扑翼升力装置的一个工作周期分两个过程。第一个过程为翼片8下扑过程：起始位置为摆臂7竖直布置于摆臂轴6的正上方，此时翼片8处于水平位置并位于最高处，且转臂2在下方处于与摆动导杆4垂直位置，摆动导杆4在下方与转臂滑块3绕主轴1旋转轨迹圆周16相切。动力由主轴1的后端输入，在旋转动力的驱动下，主轴1带动转臂2做顺时针方向转动，通过转臂滑块3带动摆动导杆4绕摆动导杆转轴41轴线顺时针摆动，摆动导杆4通过摆臂滑块5带动摆臂7顺时针下摆，由于内单向轴承12和外单向轴承13的限制，中心链轮9固定不动，由于中心链轮9与翼链轮11的传动比为1∶1，链条10带动翼链轮11逆时针转动，保持翼片8处于水平位置下扑，当摆臂7转至摆臂轴6正下方处于竖直位置时翼片8处于最低位置，摆臂7不会继续顺时针转动，完成了下扑过程。第二个过程为翼片8上扬过程：从翼片8处于最低位置开始，此时，摆臂7在摆臂轴6正下方处于竖直位置，且转臂2在上方处于与摆动导杆4垂直位置，摆动导杆4在上方与转臂滑块3绕主轴1旋转轨迹圆周16相切。随着主轴1的继续顺时针转动带动转臂2继续顺时针转动，通过转臂滑块3带动摆动导杆4绕摆动导杆转轴41轴线逆时针摆动，摆动导杆4通过摆臂滑块5带动摆臂7绕摆臂轴6轴线逆时针上摆，由于内单向轴承12和外单向轴承13的限制，中心链轮9和内单向轴承12随摆臂轴6一起转动，中心链轮9、链条10和翼链轮11同步绕摆臂轴6轴线逆时针转动，翼片8与摆臂7的夹角保持90°不变，当摆臂7转至摆臂轴6正上方处于竖直位置时翼片8回到了最高位置，摆臂7不会继续逆时针转动，完成了上扬过程，此时该装置回到了下扑过程的起始状态。主轴1继续顺时针转动，将进入下一个工作周期，如此循环即能实现连续下扑和上扬的运动过程。摆臂7下上转摆的角度范围为180°。扑动频率通过控制输入动力的转速实现，转速越快，扑动的频率越快，产生的升力就越大。

本发明带摆动导杆的平板扑翼升力装置结构简单，操控方便，效率高，能产生较大的升力。在同一架飞行器上使用两个结构相同的该发明装置时，它们左右对称布置于飞行器机身的两侧；在同一架飞行器上使用四个结构相同的该发明装置时，它们均匀阵列布置于飞行器机身的周围。

Claims (4)

1.一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置，其特征在于：它包括主轴（1）、转臂（2）、转臂滑块（3）、摆动导杆（4）、位于摆动导杆中段与摆动导杆垂直固连的摆动导杆转轴（41）、摆臂滑块（5）、摆臂轴（6）、摆臂（7）、翼片（8）、中心链轮（9）、链条（10）、翼链轮（11）、内单向轴承（12）、外单向轴承（13）和机架（14）；转臂滑块（3）由转臂滑块体（31）和转臂滑块轴（32）构成；摆臂滑块（5）由摆臂滑块体（51）和摆臂滑块轴（52）构成；转臂滑块体（31）和摆臂滑块体（51）安装在摆动导杆（4）上分别位于摆动导杆转轴（41）的左右两侧，两者均能沿着摆动导杆（4）滑动；主轴（1）通过轴承与机架（14）相连于主轴（1）的中段；主轴（1）前后水平布置；转臂（2）的一端与主轴（1）的前端垂直固连，转臂（2）的另一端通过轴承与转臂滑块轴（32）相连，转臂滑块轴（32）与主轴（1）平行；摆动导杆转轴（41）通过轴承与机架（14）相连；摆臂滑块轴（52）通过轴承与摆臂（7）相连于摆臂（7）的中段，摆臂滑块轴（52）与主轴（1）平行；主轴（1）、摆动导杆转轴（41）和摆臂轴（6）三者互相平行且处于同一水平面内，主轴（1）居左，摆动导杆转轴（41）居中，摆臂轴（6）居右；摆臂（7）绕摆臂轴（6）轴线的摆动平面、摆动导杆（4）绕摆动导杆转轴（41）轴线的摆动平面和转臂（2）绕主轴（1）轴线的转动平面三者相互平行且前中后布置；翼片（8）由前平板（81）、后平板（82）和翼轴（83）构成，翼轴（83）处于前平板（81）和后平板（82）之间，翼轴（83）前端与前平板（81）固连，翼轴（83）后端与后平板（82）固连，前平板（81）、后平板（82）和翼轴（83）三者处于同一平面内；摆臂轴（6）的前端通过轴承水平安装在机架（14）上，摆臂（7）的一端与摆臂轴（6）的后端垂直固连，摆臂（7）的另一端通过轴承与翼片（8）的翼轴（83）垂直相连于翼轴（83）的中段后部；翼轴（83）与摆臂轴（6）平行；中心链轮（9）通过位于摆臂轴（6）中段的内单向轴承（12）与摆臂轴（6）相连，内单向轴承（12）的内圈与摆臂轴（6）固连，内单向轴承（12）的外圈与中心链轮（9）固连；中心链轮（9）还通过外单向轴承（13）与机架（14）相连，外单向轴承（13）的内圈与中心链轮（9）固连，外单向轴承（13）的外圈与机架（14）固连；翼链轮（11）与翼轴（83）固连于翼轴（83）的中段前部，翼链轮（11）和中心链轮（9）通过链条（10）相连，中心链轮（9）与翼链轮（11）的传动比为1∶1；链条（10）运动平面与摆臂轴（6）垂直；内单向轴承（12）和外单向轴承（13）均采用只能向一个方向转动的单向轴承；内单向轴承（12）和外单向轴承（13）的转动方向相反；从摆臂轴（6）的后端往前端看：内单向轴承（12）的外圈固定时其内圈只能向顺时针方向旋转而不能向逆时针方向转动；外单向轴承（13）的外圈固定时其内圈只能向逆时针方向旋转而不能向顺时针方向转动；转臂（2）在下方与摆动导杆（4）垂直位置时摆臂（7）刚好竖直地处于摆臂轴（6）的正上方位置，且翼片（8）处于水平位置；转臂（2）在上方与摆动导杆（4）垂直位置时摆臂（7）刚好竖直地处于摆臂轴（6）的正下方位置；摆臂（7）摆动的角度范围为180°；从摆臂轴（6）的后端往前端看：转臂（7）从在下方与摆动导杆（4）垂直位置开始顺时针转动至在上方与摆动导杆（4）垂直位置，摆臂（7）从竖直处于摆臂轴（6）正上方开始下摆180°至竖直处于摆臂轴（6）的正下方位置；转臂（7）从在上方与摆动导杆（4）垂直位置开始继续顺时针转动至在下方与摆动导杆（4）垂直位置，摆臂（7）从竖直处于摆臂轴（6）正下方开始上摆180°至竖直处于摆臂轴（6）的正上方位置；翼片（8）下扑过程的起始位置为摆臂（7）竖直布置于摆臂轴（6）的正上方，此时翼片（8）处于水平位置并位于最高处，且转臂（7）在下方处于与摆动导杆（4）垂直位置。

2. 根据权利要求1所述的一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置，其特征在于：动力源采用内燃机或电动机。

3. 根据权利要求1所述的一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置，其特征在于：在同一架飞行器上使用两个结构相同的该发明装置时，它们左右对称布置于飞行器机身的两侧。

4. 根据权利要求1所述的一种带摆动导杆的平板扑翼升力装置，其特征在于：在同一架飞行器上使用四个结构相同的该发明装置时，它们均匀阵列布置于飞行器机身的周围。