專利名稱：外齒嚙合撲翼升力生成裝置的制作方法
技術領域：
外齒嚙合撲翼升力生成裝置，涉及撲翼飛行器及其模型技術領域，可廣泛應用于運輸、軍事、體育娛樂、玩具、農(nóng)林業(yè)等領域。
背景技術：
人類渴望像鳥一樣在空中自由飛翔，到目前為止，都沒實現(xiàn)真正意義上的撲翼飛行。傳統(tǒng)的連桿機抅撲翼靠上下煽動來產(chǎn)生升力，機構(gòu)復雜，且效率較低；專利號為 ZL200710071871.2公開了一種撲翼升力生成裝置，它是借助“處理同一水平面內(nèi)的兩根轉(zhuǎn)軸分別向內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，因離心力作用而向外滑動的兩個翼片撥動空氣向下運動并產(chǎn)生升力”， 其效率比傳統(tǒng)撲翼高，但翼展和產(chǎn)生升力的撲動范圍受到最小弦長、整流罩和弧狀窄條導軌的制約；公布號為CN101708775A，名稱為“撲翼升力生成裝置”的專利申請公開了一種靠撲翼提升機構(gòu)使撲翼復位的撲翼升力生成裝置，其效率較高，但機構(gòu)傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)均很復雜，運行機動性和可靠性不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種效率更高、結(jié)構(gòu)簡單且運行可靠的撲翼升力生成裝置。本發(fā)明采用的技術方案是包括主軸、齒輪、帶外齒撲翼、定位棒、前端板、后端板和固定板；帶外齒撲翼可看作由四塊厚度相等的等寬剛性板光滑連接而成，其中兩塊為矩形平板，它們互相平行，另兩塊為半圓弧形曲面板，它們對稱固連在兩塊平行矩形平板的兩端；帶外齒撲翼的外表面中部周圍帶有能與齒輪嚙合的直齒；齒輪安裝在主軸上，主軸通過軸承與撲翼飛行器機身相連，主軸與撲翼飛行器前進方向一致，且與固定板平面平行；定位棒為表面光滑的剛性圓柱體，它的最大外徑與帶外齒撲翼的兩平行矩形平板之間的內(nèi)表面間距剛好保證緊密滑動間隙配合，定位棒穿過帶外齒撲翼固定安裝在前端板和后端板之間，使帶外齒撲翼的一側(cè)外表面貼住固定板，定位棒與主軸平行，且定位棒的中心線處于過主軸軸線的水平面內(nèi)，固定板上下對稱于該水平面；前端板和后端板固定在固定板的一側(cè)， 固定板中心區(qū)域開有方孔，以便固定板另一側(cè)的齒輪通過此方孔與帶外齒撲翼表面的直齒嚙合，固定板是剛性的，它與撲翼飛行器機身固連，豎直布置，固定板也可以是機身的一部分，固定板貼近帶外齒撲翼的一側(cè)是平面的，其高度大于帶外齒撲翼翼展(即帶外齒撲翼的長度)的兩倍，其寬度大于帶外齒撲翼的弦長(即帶外齒撲翼的寬度)，為方便帶外齒撲翼緊貼固定板滑動，該側(cè)在帶外齒撲翼的直齒經(jīng)過的位置開有凹槽，槽深大于齒高。為減小帶外齒撲翼緊貼固定板滑動時的摩擦，可以在固定板的適當位置均勻鑲上數(shù)個用以減小摩擦的滾珠或滾針。固定板有以下四個方面作用第一，用來限制帶外齒撲翼向左側(cè)轉(zhuǎn)動；第二，用作帶外齒撲翼上升運行導向；第三，同帶外齒撲翼配合產(chǎn)生類似昆蟲的“相撲與急張”的運動效果；第四，用來固定前端板和后端板。
為減小帶外齒撲翼內(nèi)表面與定位棒之間的摩擦，定位棒還可以有另兩種結(jié)構(gòu)形式可由一根棒和均勻?qū)ΨQ鑲在該棒的外表面的減摩滾珠或減摩滾針組成，如果采用減摩滾針的話，它們與定位棒平行，減摩滾珠或減摩滾針的數(shù)量為8的整數(shù)倍，并確保此結(jié)構(gòu)形式的定位棒包括減摩滾珠或減摩滾針在內(nèi)的最大外徑和帶外齒撲翼的兩平行矩形平板之間的內(nèi)表面間距剛好緊密滑動間隙配合，且有兩個減摩滾珠或減摩滾針的中心和定位棒的中心線處于過主軸軸線的水平面內(nèi)，定位棒與主軸平行；定位棒也可以由多個套筒軸和套裝在其上的減摩套筒組成，套筒軸為8根，也可以為12根或16根，每根套筒軸上都套裝一個減摩套筒，套筒軸環(huán)形陣列，它們固定在前端板和后端板之間，相鄰減摩套筒之間均留有空隙，以免相互之間卡住，應確保環(huán)形陣列結(jié)構(gòu)形式的定位棒包括減摩套筒在內(nèi)的最大外徑和帶外齒撲翼的兩平行矩形平板之間的內(nèi)表面間距剛好緊密滑動間隙配合，且有兩個套筒軸的中心線和環(huán)形陣列的中心線處于過主軸軸線的同一水平面內(nèi)，所有的套筒軸都與主軸平行。前端板和后端板大小相等，它們的高度和寬度都稍大于帶外齒撲翼的總體厚度， 前端板和后端板除用來固定定位棒外，還有一個作用是擋住帶外齒撲翼，限制帶外齒撲翼在前后方向移動，前端板和后端板的內(nèi)側(cè)是光滑的平面，它們的內(nèi)側(cè)間距以稍大于帶外齒撲翼的弦長為宜。在動力的驅(qū)動下，主軸帶動齒輪做逆時針方向轉(zhuǎn)動，由于齒輪與帶外齒撲翼的直齒嚙合，假設起始位置是帶外齒撲翼處于豎直方向的最高位置，在齒輪的帶動下，帶外齒撲翼繞定位棒作順時針方向轉(zhuǎn)動，撥動空氣向下運動，產(chǎn)生向上的升力，再加上固定板與帶外齒撲翼的共同作用，在固定板和帶外齒撲翼之間產(chǎn)生類似昆蟲的“相撲與急張”的運動效果，該裝置產(chǎn)生升力的效果更明顯，效率極高；當帶外齒撲翼轉(zhuǎn)到豎直方向的最低位置，此時帶外齒撲翼緊貼固定板，由于齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，在齒輪的帶動下，帶外齒撲翼緊貼固定板上行，當帶外齒撲翼上行到豎直方向的最高位置時又回到了假設的起始位置，隨后進入下一個工作周期。如此連續(xù)重復上述過程，該裝置能產(chǎn)生很大的升力，效率極高，但結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。


圖1 外齒嚙合撲翼升力生成裝置結(jié)構(gòu)示意主視圖；圖2 外齒嚙合撲翼升力生成裝置的帶外齒撲翼撲至水平位置時的從上往下看的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 圖1中齒輪及附近區(qū)域的局部放大圖；圖4 外齒嚙合撲翼升力生成裝置的鑲有減摩滾珠或減摩滾針的定位棒斷面示意圖；圖5 外齒嚙合撲翼升力生成裝置的由套裝有減摩套筒的套筒軸環(huán)形陣列組成的定位棒的斷面示意圖。其中，圖1中右邊大的帶箭頭的虛線半圓弧表示帶外齒撲翼下?lián)鋾r離定位棒最遠點的運動軌跡，圖1中左邊的箭頭表示齒輪的轉(zhuǎn)動方向；由于定位棒另有兩種結(jié)構(gòu)形式，圖 4中最大的圓表示鑲有減摩滾珠或減摩滾針的定位棒的最大外徑圓，圖5中最大的圓表示由套裝有減摩套筒的套筒軸環(huán)形陣列組成的定位棒的最大外徑圓。
具體實施例方式下面給出本發(fā)明的實施方式實例，并結(jié)合附圖1 5加以說明。如圖所示，外齒嚙合撲翼升力生成裝置包括主軸1、齒輪2、帶外齒撲翼3、定位棒 4、前端板5、后端板6和固定板7 ；帶外齒撲翼3可看作由四塊厚度相等的等寬剛性板光滑連接而成，其中兩塊為矩形平板，它們互相平行，另兩塊為半圓弧形曲面板，它們對稱固連在兩塊平行矩形平板的兩端；帶外齒撲翼3的外表面中部周圍帶有能與齒輪2嚙合的直齒； 齒輪2安裝在主軸1上，主軸1通過軸承與撲翼飛行器機身相連，主軸1與撲翼飛行器前進方向一致，且與固定板7平面平行；定位棒4為表面光滑的剛性圓柱體，它的最大外徑與帶外齒撲翼3的兩平行矩形平板之間的內(nèi)表面間距剛好保證緊密滑動間隙配合，定位棒4穿過帶外齒撲翼3固定安裝在前端板5和后端板6之間，使帶外齒撲翼3的一側(cè)外表面貼住固定板7，定位棒4與主軸1平行，且定位棒4的中心線處于過主軸1軸線的水平面內(nèi)，固定板7上下對稱于該水平面；前端板5和后端板6固定在固定板7的一側(cè)，固定板7中心區(qū)域開有方孔，以便固定板7另一側(cè)的齒輪2通過此方孔與帶外齒撲翼3表面的直齒嚙合，固定板7是剛性的，它與撲翼飛行器機身固連，豎直布置，固定板7也可以是機身的一部分，固定板7貼近帶外齒撲翼3的一側(cè)是平面的，其高度大于帶外齒撲翼3翼展(即帶外齒撲翼 3的長度)的兩倍，其寬度大于帶外齒撲翼3的弦長(即帶外齒撲翼3的寬度)，為方便帶外齒撲翼3緊貼固定板7滑動，該側(cè)在帶外齒撲翼3的直齒經(jīng)過的位置開有凹槽，槽深大于齒尚。為減小帶外齒撲翼3緊貼固定板7滑動時的摩擦，可以在固定板7的適當位置均勻鑲上數(shù)個用以減小摩擦的滾珠或滾針。固定板7有以下四個方面作用第一，用來限制帶外齒撲翼3向左側(cè)轉(zhuǎn)動；第二，用作帶外齒撲翼3上升運行導向；第三，同帶外齒撲翼3配合產(chǎn)生類似昆蟲的“相撲與急張”的運動效果；第四，用來固定前端板5和后端板6。為減小帶外齒撲翼3內(nèi)表面與定位棒4之間的摩擦，定位棒4還可以有另兩種結(jié)構(gòu)形式可由一根棒和均勻?qū)ΨQ鑲在該棒的外表面的減摩滾珠41或減摩滾針組成，如果采用減摩滾針的話，它們與定位棒平行，減摩滾珠41或減摩滾針的數(shù)量為8的整數(shù)倍，并確保此結(jié)構(gòu)形式的定位棒4包括減摩滾珠41或減摩滾針在內(nèi)的最大外徑和帶外齒撲翼3的兩平行矩形平板之間的內(nèi)表面間距剛好緊密滑動間隙配合，且有兩個減摩滾珠41或減摩滾針的中心和定位棒4的中心線處于過主軸1軸線的水平面內(nèi)，定位棒4與主軸1平行；定位棒4也可以由多個套筒軸42和套裝在其上的減摩套筒43組成，套筒軸42為8根，也可以為12根或16根，每根套筒軸42上都套裝一個減摩套筒43，套筒軸42環(huán)形陣列，它們固定在前端板5和后端板6之間，相鄰減摩套筒43之間均留有空隙，以免相互之間卡住，應確保環(huán)形陣列結(jié)構(gòu)形式的定位棒4包括減摩套筒43在內(nèi)的最大外徑和帶外齒撲翼3的兩平行矩形平板之間的內(nèi)表面間距剛好緊密滑動間隙配合，且有兩個套筒軸42的中心線和環(huán)形陣列的中心線處于過主軸1軸線的同一水平面內(nèi)，所有的套筒軸42都與主軸1平行。前端板5和后端板6大小相等，它們的高度和寬度都稍大于帶外齒撲翼3的總體厚度，前端板5和后端板6除用來固定定位棒4外，還有一個作用是擋住帶外齒撲翼3，限制帶外齒撲翼3在前后方向移動，前端板5和后端板6的內(nèi)側(cè)是光滑的平面，它們的內(nèi)側(cè)間距以稍大于帶外齒撲翼3的弦長為宜。
本發(fā)明裝置的工作原理在動力的驅(qū)動下，主軸1帶動齒輪2做逆時針方向轉(zhuǎn)動， 由于齒輪2與帶外齒撲翼3的直齒嚙合，假設起始位置是帶外齒撲翼3處于豎直方向的最高位置，在齒輪2的帶動下，帶外齒撲翼3繞定位棒4作順時針方向轉(zhuǎn)動，在帶外齒撲翼3自豎直方向的最高位置轉(zhuǎn)至水平位置的過程中，帶外齒撲翼3與固定板7上半部分之間的空間逐漸變寬，形成低壓區(qū)，將空氣吸入，從而產(chǎn)生向上的升力；在帶外齒撲翼3運行至水平位置后繼續(xù)轉(zhuǎn)動至豎直方向的最低位置的過程中，帶外齒撲翼3與固定板7下半部分之間的空間逐漸變窄，兩者之間的空氣往下擠出，亦產(chǎn)生向上的升力。在固定板7和帶外齒撲翼 3的共同作用下，它們之間產(chǎn)生類似昆蟲的“相撲與急張”的運動效果，該裝置產(chǎn)生升力的效果明顯，效率極高。當帶外齒撲翼3轉(zhuǎn)到豎直方向的最低位置，此時帶外齒撲翼3緊貼固定板7，由于齒輪2繼續(xù)轉(zhuǎn)動，在齒輪2的帶動下，帶外齒撲翼3緊貼固定板7上行，當帶外齒撲翼3上行到豎直方向的最高位置時又回到了假設的起始位置，隨后進入下一個工作周期。如此連續(xù)重復上述過程，該裝置能產(chǎn)生很大的升力，效率極高，但結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。下面舉例簡單說明該外齒嚙合撲翼升力生成裝置使用在撲翼飛行器上的情形例1、使用兩個相同的本發(fā)明裝置，從撲翼飛行器正后方往前看，兩裝置左右對稱排列于機身的兩側(cè)，兩裝置的主軸靠內(nèi)，帶外齒撲翼靠外，兩裝置的主軸都與撲翼飛行器前進方向一致，且兩主軸處于同一水平面內(nèi)，兩裝置的固定板與機身縱向?qū)ΨQ面平行，機身右邊裝置的帶外齒撲翼在動力的驅(qū)動下做順時針下?lián)洌瑱C身左邊裝置的帶外齒撲翼在動力的驅(qū)動下做逆時針下?lián)?，兩裝置均產(chǎn)生向上的升力。兩裝置可以同步聯(lián)動驅(qū)動，也可以獨立驅(qū)動，機動性能良好。將兩裝置的帶外齒撲翼固定在接近水平位置時，撲翼飛行器可進行滑翔飛行，安全性能良好。例2、使用兩組本發(fā)明裝置，每組為三個結(jié)構(gòu)相同的該發(fā)明裝置前、中、后直線排列，每組中前面裝置和后面裝置完全相同，中間裝置除帶外齒撲翼的寬度即弦長為前面裝置的一半外其它尺寸均與前面裝置相同，三裝置的主軸軸線處在同一直線上，三裝置的帶外齒撲翼靠同一邊布置，前后裝置相位相同，中間裝置與前后裝置相位相差90°，即當中間裝置的帶外齒撲翼處于水平位置時，前后裝置的帶外齒撲翼剛好處于豎直方向的最高位置。從撲翼飛行器正后方往前看，兩組裝置左右對稱排列于機身的兩側(cè)，它們的主軸都靠內(nèi)，帶外齒撲翼都靠外，兩組裝置的主軸都與撲翼飛行器前進方向一致，且所有主軸處于同一水平面內(nèi)，兩組裝置的固定板均與機身縱向?qū)ΨQ面平行，機身右邊裝置的帶外齒撲翼在動力的驅(qū)動下做順時針下?lián)?，機身左邊裝置的帶外齒撲翼在動力的驅(qū)動下做逆時針下?lián)洹?將兩組中的前后裝置的帶外齒撲翼固定在接近水平位置時，撲翼飛行器可進行滑翔飛行， 安全性能良好。
權(quán)利要求
1.外齒嚙合撲翼升力生成裝置，其特征在于它包括主軸(1)、齒輪O)、帶外齒撲翼(3)、定位棒(4)、前端板(5)、后端板(6)和固定板(7)；帶外齒撲翼(3)可看作由四塊厚度相等的等寬剛性板光滑連接而成，其中兩塊為矩形平板，它們互相平行，另兩塊為半圓弧形曲面板，它們對稱固連在兩塊平行矩形平板的兩端；帶外齒撲翼(3)的外表面中部周圍帶有能與齒輪( 嚙合的直齒，齒輪( 安裝在主軸(1)上，主軸(1)與固定板(7)平行；定位棒(4)為表面光滑的剛性圓柱體，它穿過帶外齒撲翼(3)固定安裝在前端板(5)和后端板(6)之間，使帶外齒撲翼C3)的一側(cè)外表面貼住固定板(7)，定位棒(4)與主軸(1)平行， 過定位棒(4)和主軸(1)的平面與固定板(7)垂直，固定板(7)上下對稱于該平面；前端板 (5)和后端板(6)固定在固定板(7)的一側(cè)，固定板(7)是剛性的，豎直布置，它的中心區(qū)域開有方孔，以便固定板(7)另一側(cè)的齒輪( 通過此方孔與帶外齒撲翼C3)表面的直齒嚙合，固定板(7)的高度大于帶外齒撲翼(7)長度的兩倍，寬度大于帶外齒撲翼(3)的寬度， 為方便帶外齒撲翼(3)緊貼固定板(7)滑動，該側(cè)在帶外齒撲翼(3)的直齒經(jīng)過的位置開有凹槽，槽深大于齒高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外齒嚙合撲翼升力生成裝置，其特征在于它的固定板(7) 貼近帶外齒撲翼(3)的一側(cè)可以均勻鑲上數(shù)個用以減小摩擦的滾珠或滾針。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外齒嚙合撲翼升力生成裝置，其特征在于它的定位棒(4) 還可由一根棒和均勻?qū)ΨQ鑲在該棒的外表面的用來減小帶外齒撲翼(3)內(nèi)表面與定位棒(4)之間的摩擦的減摩滾珠Gl)或減摩滾針組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外齒嚙合撲翼升力生成裝置，其特征在于它的定位棒(4) 還可以由多個平行且環(huán)形陣列的套筒軸0 和套裝在其上的減摩套筒組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外齒嚙合撲翼升力生成裝置，其特征在于它的前端板(5) 和后端板(6)大小相等，它們的高度和寬度都稍大于帶外齒撲翼(3)的總體厚度，前端板(5)和后端板(6)的內(nèi)側(cè)是光滑的平面，它們的內(nèi)側(cè)間距以稍大于帶外齒撲翼(3)的弦長為且。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的外齒嚙合撲翼升力生成裝置，其特征在于 可以在同一飛行器上使用兩個或6個該裝置，它們成對地對稱排列于機身的左右兩側(cè)，它們的主軸(1)通過軸承與撲翼飛行器機身相連，主軸(1)與撲翼飛行器前進方向一致，它門的固定板(7)與飛行器的縱向?qū)ΨQ面平行且成對地對稱固連在機身的左右兩側(cè)。
全文摘要
外齒嚙合撲翼升力生成裝置，屬撲翼飛行器及其模型技術領域，包括主軸、齒輪、帶外齒撲翼、定位棒、前端板、后端板和固定板，齒輪和帶外齒撲翼分別布置在固定板的兩側(cè)，定位棒穿過帶外齒撲翼固定安裝在前端板和后端板之間。在動力的驅(qū)動下，齒輪帶動帶外齒撲翼下?lián)洚a(chǎn)生升力，由于固定板的限制，帶外齒撲翼轉(zhuǎn)動半圈后直線上升。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，效率很高，可用于飛行器及其模型做升力裝置。
文檔編號A63H27/28GK102180263SQ20111008941
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者王志成 申請人:王志成