專利名稱：一種類撲翼飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于撲翼飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活動(dòng)翼作近似單向撲動(dòng)的類撲翼飛行器。
背景技術(shù)：
類撲翼飛行器是通過活動(dòng)翼主動(dòng)運(yùn)動(dòng)能像鳥一樣產(chǎn)生升力和機(jī)動(dòng)性控制的飛行器，它比固定翼飛機(jī)有更強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，起飛和降落不需要跑道，可以垂直起降、低速飛行或懸停，適應(yīng)在復(fù)雜的空間中飛行。一般的螺旋翼直升機(jī)和固定翼垂直起降飛機(jī)，雖然具有類撲翼飛行器功能，但它們的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。公知的撲翼飛行器 (CN201380963Y)有一對(duì)撲翼上下拍動(dòng)產(chǎn)生升力，同時(shí)撲翼可變換運(yùn)動(dòng)姿態(tài)以改變升力方向，撲翼上方設(shè)有一個(gè)螺旋槳以提高升力。因此，其控制系統(tǒng)既要控制螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)，又要控制撲翼的拍動(dòng)，飛行器控制機(jī)構(gòu)較復(fù)雜。另一種撲翼飛行器(CN201367116Y)，它通過柔性翼的上下?lián)鋭?dòng)來產(chǎn)生升力，并使柔性翼擺動(dòng)來控制飛行器的姿態(tài)。由于柔性翼的撲動(dòng)速度較低，需要增加撲翼的翼展長(zhǎng)度來提高升力。因此，其飛行時(shí)需要的空間較大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有飛行器結(jié)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)動(dòng)性不良、造價(jià)高等不足，本發(fā)明提供了一種活動(dòng)翼作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生近似單向撲動(dòng)的類撲翼飛行器。本發(fā)明提供的飛行器具有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)體兩側(cè)的氣動(dòng)力方向可在360°范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)，不產(chǎn)生俯仰波動(dòng)等特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)垂直升降、水平前進(jìn)與后退、空中懸停、靈活轉(zhuǎn)向等功能。本發(fā)明所提供的一種類撲翼飛行器包括機(jī)體I、第一半轉(zhuǎn)翼片2、第二半轉(zhuǎn)翼片5、 第三半轉(zhuǎn)翼片9、第四半轉(zhuǎn)翼片10、固定軸3、回轉(zhuǎn)架4、銷齒輪6、調(diào)向凸輪7、大齒輪8、從動(dòng)齒輪11、主動(dòng)齒輪12、控制電機(jī)13 ;所述固定軸3垂直對(duì)稱于機(jī)體I的縱向剖面并與機(jī)體I 固連，形成承載的懸臂梁；兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的回轉(zhuǎn)架4對(duì)稱設(shè)置在機(jī)體I兩側(cè)，回轉(zhuǎn)架4用軸承支撐在所述固定軸3上，可繞固定軸3相對(duì)機(jī)體I轉(zhuǎn)動(dòng)；四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的第一半轉(zhuǎn)翼片2、 第二半轉(zhuǎn)翼片5、第三半轉(zhuǎn)翼片9和第四半轉(zhuǎn)翼片10分成兩組，分別支撐在機(jī)體兩側(cè)回轉(zhuǎn)架 4的轉(zhuǎn)臂上，每個(gè)半轉(zhuǎn)翼片為對(duì)稱于自轉(zhuǎn)軸的矩形板，所述四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的半轉(zhuǎn)翼片的自轉(zhuǎn)軸線平行于固定軸3，所述第一半轉(zhuǎn)翼片2與第二半轉(zhuǎn)翼片5、第三半轉(zhuǎn)翼片9與第四半轉(zhuǎn)翼片10、第一半轉(zhuǎn)翼片2與第四半轉(zhuǎn)翼片10、第二半轉(zhuǎn)翼片5與第三半轉(zhuǎn)翼片9的相位差都為90°，每個(gè)半轉(zhuǎn)翼片的一端伸出軸與一銷齒輪6固定連接，所述銷齒輪6與調(diào)向凸輪7 嚙合；所述調(diào)向凸輪7對(duì)稱支撐在機(jī)體I的兩側(cè)，調(diào)向凸輪7的回轉(zhuǎn)軸線與固定軸3的軸線重合；所述控制電機(jī)13固定于機(jī)體I上，所述控制電機(jī)13的齒輪與調(diào)向凸輪7上的大齒輪 8嚙合?；剞D(zhuǎn)架4的空心軸一端與從動(dòng)齒輪11固定，主動(dòng)齒輪12分別與左右兩側(cè)的從動(dòng)齒輪11嚙合，驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)。銷齒輪6由兩個(gè)外滾輪17、兩個(gè)內(nèi)滾輪18和銷齒盤19組成。外滾輪17和內(nèi)滾輪18等距分布在同一圓周上，并位于銷齒盤19的兩側(cè)。銷齒輪6與調(diào)向凸輪7的平面凸輪嚙合使回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)一周，而半轉(zhuǎn)翼片只轉(zhuǎn)動(dòng)半周。調(diào)向凸輪7由上凸輪片22、下凸輪片23、大齒輪8和凸輪架24組成。上凸輪片22、下凸輪片23的工作輪廓相同，安裝相位差為180°，都與凸輪架24固定連接。凸輪架24支撐在機(jī)體I上，其回轉(zhuǎn)軸線與固定軸3的軸線重合，固定于凸輪架上的大齒輪8與固定于機(jī)體I上的控制電機(jī)13 的齒輪嚙合。主發(fā)動(dòng)機(jī)直接與主動(dòng)齒輪12連接，通過一級(jí)齒輪傳動(dòng)構(gòu)成飛行器的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)架與半轉(zhuǎn)翼片的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生飛行器所需推力?？刂齐姍C(jī)通過一級(jí)齒輪傳動(dòng)和凸輪一銷齒輪傳動(dòng)構(gòu)成飛行器的機(jī)動(dòng)性控制機(jī)構(gòu)，改變半轉(zhuǎn)翼相對(duì)于機(jī)體的初始方位，從而改變推進(jìn)力的方向。主動(dòng)齒輪12通過從動(dòng)齒輪11驅(qū)動(dòng)左、右回轉(zhuǎn)架等速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。由于半轉(zhuǎn)翼片的初始相位設(shè)置和運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，轉(zhuǎn)動(dòng)件的離心力自平衡，機(jī)體兩側(cè)的氣動(dòng)力偶矩也相互平衡。因此，機(jī)體I兩側(cè)半轉(zhuǎn)翼能產(chǎn)生方向平行，大小相同，作用點(diǎn)對(duì)稱于機(jī)體的定向推力，其大小可改變主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。由于機(jī)體I同側(cè)的兩個(gè)半轉(zhuǎn)翼片相位差為90°， 因此產(chǎn)生的氣動(dòng)推力的疊加效果，推力波動(dòng)小。飛行器的結(jié)構(gòu)是關(guān)于鉛垂軸對(duì)稱的，其重心位于固定軸3的下方，因此，飛行器在兩側(cè)升力的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)升降。調(diào)向凸輪7通過與銷齒輪6嚙合同時(shí)改變第一半轉(zhuǎn)翼片2、第二半轉(zhuǎn)翼片5、第三半轉(zhuǎn)翼片9、第四半轉(zhuǎn)翼片10的初始方位，從而改變氣動(dòng)推力方向。調(diào)節(jié)方位中，負(fù)載和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，調(diào)節(jié)靈敏。在回轉(zhuǎn)架4高速轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，兩個(gè)控制電機(jī)13使機(jī)體兩側(cè)的調(diào)向凸輪7同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)同一角度，可使兩側(cè)的推力相對(duì)于機(jī)體向前或向后偏轉(zhuǎn)相同的角度。如果推力同時(shí)向后偏轉(zhuǎn)，將產(chǎn)生推動(dòng)機(jī)體向前的分力，使機(jī)體前進(jìn)。反之，推力同時(shí)向前偏轉(zhuǎn)，使機(jī)體后退。如果一側(cè)推力向前偏轉(zhuǎn)的同時(shí)，另一側(cè)推力向后偏轉(zhuǎn)，其垂直分力與重力平衡，而水平分力形成轉(zhuǎn)向力偶矩，使機(jī)體產(chǎn)生轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。同時(shí)此轉(zhuǎn)向力偶矩可平衡主傳動(dòng)系統(tǒng)加速與減速而產(chǎn)生的慣性力偶矩，保持飛行方向的穩(wěn)定。由于調(diào)向凸輪可以整周轉(zhuǎn)動(dòng)，所以， 氣動(dòng)推力方向可以在360°范圍內(nèi)變化。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)；
I、推力方向可以在360°范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)，飛行器機(jī)動(dòng)性能較強(qiáng)，有利于在復(fù)雜環(huán)境下的升降和水平飛行控制。2、無尾翼傳動(dòng)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，減輕了飛行器的自重和縱向長(zhǎng)度，有利于提高負(fù)載能力和復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力。3、主傳動(dòng)和機(jī)動(dòng)性控制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，制造成本低。


圖I是類撲翼飛行器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是半轉(zhuǎn)翼、回轉(zhuǎn)架與銷齒輪裝配示意圖。圖3是調(diào)向凸輪及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。圖中I、機(jī)體；2、第一半轉(zhuǎn)翼片；3、固定軸；4、回轉(zhuǎn)架；5、第二半轉(zhuǎn)翼片；6、銷齒輪；7、調(diào)向凸輪；8、大齒輪；9、第三半轉(zhuǎn)翼片；10、第四半轉(zhuǎn)翼片、11、從動(dòng)齒輪；12、主動(dòng)齒輪；13、控制電機(jī)；14、左轉(zhuǎn)臂；15、軸承；16、軸承；17、外滾輪；18、內(nèi)滾輪；19、銷齒輪盤; 20、空心軸；21、右轉(zhuǎn)臂；22、上凸輪片；23、下凸輪片；24、凸輪架。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。附圖I是類撲翼飛行器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的類撲翼飛行器，包括機(jī)體I、 第一半轉(zhuǎn)翼片2、固定軸3、回轉(zhuǎn)架4、第二半轉(zhuǎn)翼片5、銷齒輪6、調(diào)向凸輪7、大齒輪8、第三半轉(zhuǎn)翼片9、第四半轉(zhuǎn)翼片10、從動(dòng)齒輪11、主動(dòng)齒輪12、控制電機(jī)13等。機(jī)體I和固定軸 3采用銷聯(lián)接保持無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，固定軸3對(duì)稱并垂直于機(jī)體縱向?qū)ΨQ面，兩個(gè)回轉(zhuǎn)架4對(duì)稱安裝在機(jī)體I的兩側(cè)，分別通過空心軸兩端的滾動(dòng)軸承支撐在固定軸3上，并用螺母和止動(dòng)墊圈進(jìn)行軸向定位。主發(fā)動(dòng)機(jī)固定在機(jī)體I上，其軸端的主動(dòng)齒輪12同時(shí)與兩個(gè)對(duì)稱布置的從動(dòng)齒輪11嚙合，構(gòu)成主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使左右兩個(gè)回轉(zhuǎn)架4等速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)相同的第一半轉(zhuǎn)翼片2、第二半轉(zhuǎn)翼片5、第三半轉(zhuǎn)翼片9、第四半轉(zhuǎn)翼片10分為兩組，對(duì)稱布置在機(jī)體 I的兩側(cè)，每個(gè)半轉(zhuǎn)翼片的兩端分別用軸承13支撐在回轉(zhuǎn)架4的轉(zhuǎn)臂上，可相對(duì)回轉(zhuǎn)架(4) 轉(zhuǎn)動(dòng)。四個(gè)銷齒輪6分別與第一半轉(zhuǎn)翼片2、第二半轉(zhuǎn)翼片5、第三半轉(zhuǎn)翼片9、第四半轉(zhuǎn)翼片10的一端伸出軸固定聯(lián)接，銷齒輪6的內(nèi)滾輪18與調(diào)向凸輪7的上凸輪片22嚙合；銷齒輪6的外滾輪17與調(diào)向凸輪7的下凸輪片23嚙合。調(diào)向凸輪靜止時(shí)，其輪廓曲線保證回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)一周而半轉(zhuǎn)翼片只轉(zhuǎn)動(dòng)半周。兩組調(diào)向凸輪7對(duì)稱布置在機(jī)體I的兩側(cè)，分別通過滑動(dòng)軸承支撐在機(jī)體上，并用軸用擋圈防止調(diào)向凸輪的軸向竄動(dòng)?？刂齐姍C(jī)13分別固定在機(jī)體I的兩側(cè)，它們的軸端齒輪分別與固定在調(diào)向凸輪7上的大齒輪8嚙合。當(dāng)控制電機(jī)13使調(diào)向凸輪7相對(duì)于機(jī)體I轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以改變半轉(zhuǎn)翼片的初始姿態(tài)。附圖2是半轉(zhuǎn)翼片、回轉(zhuǎn)架和銷齒輪的裝配示意圖。第一半轉(zhuǎn)翼片2和第二半轉(zhuǎn)翼片5都是對(duì)稱于回轉(zhuǎn)軸線的矩形體，一般軸向長(zhǎng)度大于徑向長(zhǎng)度，縱向截面可以是平面， 也可采用S型的直紋面，厚度隨著回轉(zhuǎn)半徑增大而漸減。回轉(zhuǎn)架4由左轉(zhuǎn)臂14、空心軸20 和右轉(zhuǎn)臂21固定聯(lián)接而成，左轉(zhuǎn)臂14和右轉(zhuǎn)臂21位于同一平面內(nèi)，對(duì)稱并垂直于空心軸 20，左轉(zhuǎn)臂14和右轉(zhuǎn)臂21兩端的軸承孔中心距相等。第一半轉(zhuǎn)翼片2和第二半轉(zhuǎn)翼片5 兩端的軸頸分別通過軸承15支撐在左、右轉(zhuǎn)臂一端的孔中，允許半轉(zhuǎn)翼片相對(duì)于回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)臂兩端安裝的第一半轉(zhuǎn)翼片2和第二半轉(zhuǎn)翼片5初始相位角為90°。銷齒輪6由外滾輪17、內(nèi)滾輪18和銷齒盤19組成，兩個(gè)外滾輪17位于銷齒輪盤的一側(cè)，并對(duì)稱于銷齒盤回轉(zhuǎn)軸線；兩個(gè)內(nèi)滾輪18位于銷齒盤的另一側(cè)，四個(gè)滾輪軸線均布在同一圓周上。滾輪與銷齒盤的短銷采用間隙配合，允許滾輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)。銷齒盤與半轉(zhuǎn)翼片的伸出軸端固定聯(lián)接， 銷齒盤上的滾輪與調(diào)向凸輪的工作輪廓接觸，保證回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)一周而半轉(zhuǎn)翼轉(zhuǎn)動(dòng)半周。如附圖3所示，調(diào)向凸輪7由上凸輪片22、下凸輪片23、凸輪架24和大齒輪8固定安裝而成，其中上凸輪片和下凸輪片結(jié)構(gòu)完全相同，但它們的安裝相位差為180°。上凸輪片和下凸輪片之間留有軸向間隙，一般大于銷齒盤的厚度。凸輪架24的一側(cè)固定聯(lián)接上、 下凸輪片，另一側(cè)固定一大齒輪8 ;凸輪架的內(nèi)孔軸線與上凸輪片、下凸輪片和大齒輪軸線完全重合，凸輪架24由滑動(dòng)軸承支撐在機(jī)體I上。固定在機(jī)體I上的控制電機(jī)13輸出軸上齒輪與大齒輪8嚙合，當(dāng)控制電機(jī)13驅(qū)動(dòng)調(diào)向凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將改變半轉(zhuǎn)翼的初始姿態(tài)從而改變推力方向。
權(quán)利要求
1.一種類撲翼飛行器，其特征在于該飛行器包括機(jī)體(I)、第一半轉(zhuǎn)翼片(2)、第二半轉(zhuǎn)翼片(5)、第三半轉(zhuǎn)翼片(9)、第四半轉(zhuǎn)翼片(10)、固定軸(3)、回轉(zhuǎn)架(4)、銷齒輪(6)、調(diào)向凸輪(7)、大齒輪(8)、從動(dòng)齒輪(11)、主動(dòng)齒輪(12)、控制電機(jī)(13);所述固定軸(3)垂直對(duì)稱于機(jī)體(I)的縱向剖面并與機(jī)體(I)固連；兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的回轉(zhuǎn)架(4)對(duì)稱設(shè)置在機(jī)體(I)兩側(cè)，所述回轉(zhuǎn)架(4)用軸承支撐在所述固定軸(3)上；四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的半轉(zhuǎn)翼片 第一半轉(zhuǎn)翼片(2)、第二半轉(zhuǎn)翼片(5)、第三半轉(zhuǎn)翼片(9)、第四半轉(zhuǎn)翼片(10)分成兩組，分別支撐在機(jī)體兩側(cè)回轉(zhuǎn)架(4)的轉(zhuǎn)臂上，所述四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的半轉(zhuǎn)翼片的自轉(zhuǎn)軸線平行于固定軸(3)，所述第一半轉(zhuǎn)翼片(2)與第二半轉(zhuǎn)翼片(5)、第三半轉(zhuǎn)翼片(9)與第四半轉(zhuǎn)翼片(10)、第一半轉(zhuǎn)翼片(2)與第四半轉(zhuǎn)翼片(10)、第二半轉(zhuǎn)翼片(5)與第三半轉(zhuǎn)翼片(9)的相位差都為90°，每個(gè)半轉(zhuǎn)翼片的一端伸出軸與一銷齒輪(6)固定連接，所述銷齒輪(6)與調(diào)向凸輪(7)嚙合；所述調(diào)向凸輪(7)對(duì)稱支撐在機(jī)體(I)的兩側(cè)，調(diào)向凸輪(7)的回轉(zhuǎn)軸線與固定軸(3)的軸線重合；所述控制電機(jī)(13)固定于機(jī)體(I)上，所述控制電機(jī)(13)的齒輪與調(diào)向凸輪(7)上的大齒輪(8)嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種類撲翼飛行器，其特征在于所述的回轉(zhuǎn)架(4)由左轉(zhuǎn)臂 (14)、空心軸(20)和右轉(zhuǎn)臂(21)固定聯(lián)接而成，所述左轉(zhuǎn)臂(14)和右轉(zhuǎn)臂(21)位于同一平面內(nèi)，左轉(zhuǎn)臂(14)和右轉(zhuǎn)臂(21)對(duì)稱并垂直于空心軸(20)，左轉(zhuǎn)臂(14)和右轉(zhuǎn)臂(21) 兩端的軸承孔中心距相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種類撲翼飛行器，其特征在于所述的調(diào)向凸輪(7)由上凸輪片(22)、下凸輪片(23)、凸輪架(24)和大齒輪(8)固定安裝而成，所述上凸輪片(22)和下凸輪片(23)結(jié)構(gòu)完全相同，安裝相位差為180° ;所述凸輪架(24)的一側(cè)固定聯(lián)接上凸輪片(22)和下凸輪片(23)，凸輪架(24)的另一側(cè)固定一大齒輪(8)，凸輪架(24)的內(nèi)孔軸線與上凸輪片(22)、下凸輪片(23)和大齒輪(8)的軸線完全重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種類撲翼飛行器，其特征在于所述的銷齒輪(6)由兩個(gè)外滾輪(17 )，兩個(gè)內(nèi)滾輪(18 )和銷齒盤(19 )組成，兩個(gè)外滾輪(17 )位于銷齒盤(19 )的一側(cè)， 并對(duì)稱于銷齒盤回轉(zhuǎn)軸線，兩個(gè)內(nèi)滾輪(18)位于銷齒盤的另一側(cè)，四個(gè)滾輪軸線均布在同一圓周上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種類撲翼飛行器，屬于飛行器技術(shù)領(lǐng)域。該類撲翼飛行器由機(jī)體、固定軸、回轉(zhuǎn)架、半轉(zhuǎn)翼片、銷齒輪、調(diào)向凸輪、大齒輪、從動(dòng)齒輪、主動(dòng)齒輪、控制電機(jī)等組成，固定軸與機(jī)體固定，回轉(zhuǎn)架與從動(dòng)齒輪固定聯(lián)接；主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合構(gòu)成飛行器的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)架與半轉(zhuǎn)翼片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生飛行器所需推進(jìn)力；控制電機(jī)通過一級(jí)齒輪傳動(dòng)和凸輪—銷齒輪傳動(dòng)構(gòu)成飛行器的機(jī)動(dòng)性控制機(jī)構(gòu)，改變半轉(zhuǎn)翼片的初始方位，從而改變推進(jìn)力的方向。本發(fā)明所提供的類撲翼飛行器的推進(jìn)力方向調(diào)節(jié)靈活、機(jī)動(dòng)性能較強(qiáng)，有利于在復(fù)雜的飛行空間進(jìn)行起降和飛行中的控制，主傳動(dòng)和機(jī)動(dòng)性控制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，制造成本低。
文檔編號(hào)B64C33/00GK102582832SQ201210057939
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者代強(qiáng), 張玉華 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)