CN209112441U - 球面曲柄摇杆式仿生扑翼机 - Google Patents
球面曲柄摇杆式仿生扑翼机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN209112441U CN209112441U CN201821870389.5U CN201821870389U CN209112441U CN 209112441 U CN209112441 U CN 209112441U CN 201821870389 U CN201821870389 U CN 201821870389U CN 209112441 U CN209112441 U CN 209112441U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crank
- bearings
- fuselage
- spherical
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
本实用新型涉及飞行器技术领域，具体涉及球面曲柄摇杆式仿生扑翼机，包括机身、驱动机构和执行机构，驱动机构包括一号齿轮；执行机构包括相对于机身对称设置的两个球面曲柄摇杆机构，每个球面曲柄摇杆机构包括曲柄、连杆和摇杆，两个曲柄同轴固定连接，且两个曲柄或其中一个曲柄与一号齿轮同轴固定连接。采用本技术方案时，能确保左右扑翼同步运动，实现仿生扑翼机的稳定飞行。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行器技术领域，具体涉及球面曲柄摇杆式仿生扑翼机。
背景技术
自然界中，鸟类或昆虫的扑翼式飞行方式可以实现快速的起飞、加速和悬停，具有高度的机动性和灵活性。仿生飞行器因其体积小、质量轻、隐身性好和运动灵活等优点，在军、民用方面拥有十分广阔的应用前景。
目前的仿生扑翼飞行器主要包括曲柄滑块机构、凸轮弹簧机构和平面曲柄摇杆机构，由于扑翼飞行器所需的拍打频率比较高，意味着平面曲柄摇杆机构需要高频率的旋转和移动，然而曲柄滑块机构和凸轮弹簧机构具有较大的摩擦力和低效率，所以不具备较好的扑动动作；而且传统的平面曲柄摇杆式飞行器通过一个曲柄驱动左右两侧的摇杆摆动，会导致左右两侧摇杆的摆动角度不一样，即会导致左右两扑翼不对称，从而使得左右两扑翼的同步性不够好，在飞行过程中时常发生倾斜栽落的现象。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能确保左右扑翼同步运动，实现稳定飞行的仿生扑翼机。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案提供球面曲柄摇杆式仿生扑翼机，包括机身、驱动机构和执行机构，所述执行机构包括相对于机身对称设置的两个球面曲柄摇杆机构。
本方案的技术效果是：相对于传统的平面曲柄摇杆式飞行器而言，本方案提供的扑翼机通过对称设置于机身两侧的球面曲柄摇杆机构实现了仿生扑翼机的平稳飞行。
进一步的，所述驱动机构包括一号齿轮，每个球面曲柄摇杆机构包括曲柄、连杆和摇杆，两个曲柄同轴固定连接，且两个曲柄或其中一个曲柄与一号齿轮同轴固定连接。本方案的技术效果是：本方案提供的球面曲柄摇杆式仿生扑翼机通过一号齿轮转动同时带动两个曲柄同步转动，从而使得两个球面曲柄摇杆机构中的曲柄均通过连杆带动摇杆同步摆动，摆动中的摇杆作为扑翼，确保了左右扑翼完全同步运动，从而实现了仿生扑翼机的平稳飞行。
进一步的，所述驱动机构还包括电机和二号齿轮，所述电机固定连接在机身上，电机的输出轴与机身垂直，且电机的输出轴上同轴固定连接有二号齿轮，所述二号齿轮与一号齿轮啮合，二号齿轮的直径小于一号齿轮的直径。本方案的技术效果是：通过电机带动二号齿轮转动，从而带动一号齿轮转动，进而带动曲柄转动，通过设置二号齿轮的直径小于一号齿轮的直径，从而减小传动比，进而控制曲柄的转速减小。
进一步的，其中一个曲柄的一端穿过一号齿轮的轴心与另一曲柄的一端同轴固定连接，两个曲柄同轴固定连接的一端与机身的一端转动连接。本方案的技术效果是：能确保两个曲柄保持一样的长度，从而确保两个曲柄的另一端在转动的过程中所受扭力一致。
进一步的，所述连杆的一端与曲柄的另一端转动连接，连杆的另一端与摇杆的中部转动连接。本方案的技术效果是：相当于增加了摇杆的长度，摇杆作为扑翼，从而增大了扑翼在摆动过程中与空气的接触面积。
进一步的，所述机身的一端固定连接有一号轴承，曲柄的一端与一号轴承的内圈过盈配合；曲柄的另一端固定连接有二号轴承，连杆的一端与二号轴承的内圈过盈配合；所述摇杆的中部固定连接有三号轴承，连杆的另一端与三号轴承的内圈过盈配合；所述摇杆的一端固定连接有四号轴承，机身的另一端与四号轴承的内圈过盈配合，四号轴承的轴线垂直于一号轴承的轴线，且二号轴承的轴线、三号轴承的轴线和四号轴承的轴线汇交于一号轴承处。本方案的技术效果是：球面曲柄摇杆机构的各个铰接点通过轴承连接，能减低转动过程中的摩擦力，同时各轴承的轴线交于一点，能确保整个仿生扑翼机的顺利运行。
附图说明
图1为本实用新型实施例的三维示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：机身1、一号轴承2、步进电机3、一号齿轮4、二号齿轮5、曲柄6、连杆7、摇杆8、二号轴承9、四号轴承10、三号轴承11。
实施例基本如附图1所示：如图1所示位于基准面H上的球面曲柄摇杆式仿生扑翼机，包括机身1、驱动机构和执行机构，机身1的一端固定连接有一号轴承2，本实施例中机身1的前端与一号轴承2外圈的中部焊接。
驱动机构包括步进电机3和一号齿轮4，步进电机3通过螺栓固定连接在机身1的左侧，步进电机3的输出轴与机身1垂直，而且步进电机3的输出轴上同轴固定连接有二号齿轮5。
执行机构包括两个球面曲柄摇杆机构，两个球面曲柄摇杆机构相对于机身1左右两侧对称设置，每个球面曲柄摇杆机构包括曲柄6、连杆7和摇杆8。其中左侧曲柄6的右端与右侧曲柄6的左端同轴焊接，而且两个曲柄6的焊接端与一号轴承2的内圈过盈配合，即一号轴承2与曲柄6同轴线，其中两个曲柄6的长度相同，当然两个球面曲柄摇杆机构中连杆7和摇杆8的长度也对应相同。其中一号齿轮4与左侧的曲柄6同轴固定连接，而且一号齿轮4与二号齿轮5啮合。
曲柄6的另一端呈短圆弧状，而且曲柄6的该端焊接有二号轴承9，焊接的部位为二号轴承9的中心位置；摇杆8的一端焊接有四号轴承10，机身1的后端与四号轴承10的内圈过盈配合，其中四号轴承10的轴线与一号轴承2的轴线垂直。连杆7呈圆弧状，连杆7的中部焊接有三号轴承11，本实施例中连杆7的中部被三号轴承11截断，连杆7再通过三号轴承11连接。连杆7的前端与二号轴承9的内圈过盈配合，连杆7的后端与三号轴承11的内圈过盈配合。其中二号轴承9的轴线、三号轴承11的轴线和四号轴承10的轴线汇交O点处，O点距离一号轴承2左右两端的距离相等，而且O点位于一号轴承2的轴线上。
如图1所示，二号轴承9的回转轴线与曲柄6的回转轴线之间的夹角记为α1，二号轴承9的回转轴线与三号轴承11的回转轴线之间的夹角记为α2，三号轴承11的回转轴线与四号轴承10的回转轴线(即机身1)之间的夹角记为α3，曲柄6的回转轴线与四号轴承10的回转轴线(即机身1)之间的夹角记为α4，四个角度依次为α1＝25°，α2＝100°，α3＝50°，α4＝90°。
O点与四号轴承10(四号轴承10指机身1上中间的轴承)中心之间的距离为20mm，三号轴承11中心与四号轴承10中心之间的距离为23.835mm，O点与三号轴承11中心之间的距离为31.115mm；连杆7的半径取27mm，则对应弧长为47.124mm；曲柄6驱动杆的长度取23mm，O点与二号轴承9中心之间的距离也取23mm(即曲柄6短圆弧的半径为23mm)。
在该球面曲柄摇杆机构中，α1、α2、α3和α4依次为曲柄6、连杆7、摇杆8和机身1对应的圆心角，其取值为α1＝25°，α2＝100°，α3＝50°，α4＝90°。由机械原理知识可知，球面曲柄摇杆机构的杆长(此处的杆长是指曲柄6、连杆7、摇杆8和机身1对应的圆心角的大小)条件为：最短杆(“最小角”)与最长杆(“最大角”)的角度之和不大于其余两杆角度(“其余两个角”)之和，且以最短杆的相邻杆为机架。本实施例中因α1+α2<α3+α4，且机身1(机架)与曲柄6(最短杆)相邻，因此该球面曲柄摇杆机构能正常运转。
另外需要说明的是，本方案所述的球面曲柄摇杆机构实质就是在运动的过程中各转动副的轴线汇交于一点，即在运动的过程中二号轴承9的轴线、三号轴承11的轴线和四号轴承10的轴线汇交一号轴承2的O点；而传统平面曲柄6摇杆8机构的各转动副的轴线之间相互平行。
具体实施过程如下：在实际使用的过程中，启动步进电机3后，步进电机3的输出轴带动二号齿轮5转动，从而带动一号齿轮4转动，由于一号齿轮4与曲柄6同轴固定连接，而且一号轴承2对曲柄6进行限位，所以一号齿轮4转动的过程中带动两个曲柄6转动，从而通过连杆7带动摇杆8上下摆动，而摇杆8作为扑翼，进而实现球面曲柄摇杆式仿生扑翼机的起飞、加速和悬停等操作。
Claims (6)
1.球面曲柄摇杆式仿生扑翼机，其特征在于：包括机身、驱动机构和执行机构，所述执行机构包括相对于机身对称设置的两个球面曲柄摇杆机构。
2.根据权利要求1所述的球面曲柄摇杆式仿生扑翼机，其特征在于：所述驱动机构包括一号齿轮，每个球面曲柄摇杆机构包括曲柄、连杆和摇杆，两个曲柄同轴固定连接，且两个曲柄或其中一个曲柄与一号齿轮同轴固定连接。
3.根据权利要求2所述的球面曲柄摇杆式仿生扑翼机，其特征在于：所述驱动机构还包括电机和二号齿轮，所述电机固定连接在机身上，电机的输出轴与机身垂直，且电机的输出轴上同轴固定连接有二号齿轮，所述二号齿轮与一号齿轮啮合，二号齿轮的直径小于一号齿轮的直径。
4.根据权利要求3所述的球面曲柄摇杆式仿生扑翼机，其特征在于：其中一个曲柄的一端穿过一号齿轮的轴心与另一曲柄的一端同轴固定连接，两个曲柄同轴固定连接的一端与机身的一端转动连接。
5.根据权利要求4所述的球面曲柄摇杆式仿生扑翼机，其特征在于：所述连杆的一端与曲柄的另一端转动连接，连杆的另一端与摇杆的中部转动连接。
6.根据权利要求5所述的球面曲柄摇杆式仿生扑翼机，其特征在于：所述机身的一端固定连接有一号轴承，曲柄的一端与一号轴承的内圈过盈配合；曲柄的另一端固定连接有二号轴承，连杆的一端与二号轴承的内圈过盈配合；所述摇杆的中部固定连接有三号轴承，连杆的另一端与三号轴承的内圈过盈配合；所述摇杆的一端固定连接有四号轴承，机身的另一端与四号轴承的内圈过盈配合，四号轴承的轴线垂直于一号轴承的轴线，且二号轴承的轴线、三号轴承的轴线和四号轴承的轴线汇交于一号轴承处。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821870389.5U CN209112441U (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 球面曲柄摇杆式仿生扑翼机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821870389.5U CN209112441U (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 球面曲柄摇杆式仿生扑翼机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209112441U true CN209112441U (zh) | 2019-07-16 |
Family
ID=67205006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201821870389.5U Active CN209112441U (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 球面曲柄摇杆式仿生扑翼机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209112441U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111994266A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-11-27 | 广西大学 | 折叠翼扑翼机 |
-
2018
- 2018-11-13 CN CN201821870389.5U patent/CN209112441U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111994266A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-11-27 | 广西大学 | 折叠翼扑翼机 |
| CN111994266B (zh) * | 2020-09-02 | 2023-05-30 | 广西大学 | 折叠翼扑翼机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108945430B (zh) | 一种扑动-折叠-主动扭转混合驱动的仿生扑翼飞行器 | |
| CN107554782B (zh) | 一种基于扑动-折叠-扭转耦合运动的仿生扑翼飞行器 | |
| CN103241379B (zh) | 一种实现机翼扑翼及翼面主动扭转的扑翼装置 | |
| CN109606675A (zh) | 一种基于单曲柄双摇杆机构的微型仿生扑翼飞行器 | |
| CN109573019A (zh) | 一种仿昆虫微型扑翼飞行器 | |
| CN105151300B (zh) | 一种可实现差幅扑动的扑翼机构与扑翼机 | |
| CN105691615A (zh) | 一种翅翼可主动变形的多自由度微型扑翼飞行器 | |
| CN105329443B (zh) | 一种扑动‑扭转耦合运动扑翼飞行器 | |
| CN104192307B (zh) | 一种仿鸟扑翼机构 | |
| CN201354146Y (zh) | 机械鸟的扑动机构 | |
| CN110550207B (zh) | 扑翼系统及扑翼机 | |
| CN202765291U (zh) | 一种仿昆虫飞行器的扑翼机构 | |
| CN103600842B (zh) | 行星曲柄传动机构和使用该机构的扑翼机构和扑翼机 | |
| CN102424109B (zh) | 一种角度差方式工作的双摆杆扑翼机构 | |
| KR20130057222A (ko) | 날개 구동장치 및 이를 포함하는 날갯짓 비행체 | |
| CN110127049A (zh) | 一种“8”字形翼尖轨迹的微型仿生扑翼机 | |
| CN209112441U (zh) | 球面曲柄摇杆式仿生扑翼机 | |
| CN108082473B (zh) | 一种可实现协同运动的扑翼结构及飞行器 | |
| CN206871360U (zh) | 一种具有高推进效率的多自由度扑翼微型飞行器 | |
| CN209814271U (zh) | 一种四自由度扑翼飞行器装置 | |
| CN103569360B (zh) | 平动扑翼机构和具有平动扑翼机构的扑翼机和滑翔机 | |
| JP2020179691A (ja) | 航空機特に回転翼飛行と固定翼飛行ができる航空機の改良 | |
| CN109911197A (zh) | 一种四自由度扑翼飞行器装置 | |
| CN109178303A (zh) | 一种偏心轮往复结构与齿轮组联合的扑翼机构 | |
| CN105620747A (zh) | 一种可实现∞字型运动轨迹的扑翼机构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |