專利名稱：一種副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼裝置，具體涉及一種依靠副翼旋轉(zhuǎn)收放改變機翼面 積增大升力的撲翼翼型及其驅(qū)動裝置，屬于撲翼飛行器技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
撲翼飛行能夠在原地或小場地起飛，僅通過撲翼就實現(xiàn)舉升、懸停和推進，空中機動性 強，飛行氣動效率高而能耗低，因而研究撲翼機有巨大的前景和價值。但目前撲翼研究在各 方面都還不成熟，有待發(fā)展。
單自由度撲動的簡單翼產(chǎn)生升力小、飛行效果差，要增大升力、提高負載能力，就需要 實現(xiàn)類似于鳥或昆蟲的多自由度撲翼或機翼有效面積可變的撲翼飛行，但這又往往造成驅(qū)動 裝置復(fù)雜，結(jié)構(gòu)重量過大，得不償失?，F(xiàn)有的機械式撲翼裝置針對這個矛盾還沒有好的解決 方法。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的矛盾，既能 產(chǎn)生較復(fù)雜運動、大升力又不會造成重量過重。
本發(fā)明一種副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼裝置，其具體包括副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼機翼及相應(yīng)的 驅(qū)動裝置，其中
(1) 撲翼機翼
按機翼沿翼展方向分為主翼、副翼兩部分，靠近翼根、面積較大的部分為主翼，機翼展 向外緣部分為副翼。機翼的主要支撐及運動任務(wù)由其前緣骨架承擔(dān)，具體翼型以及翼面的次 要骨架可根據(jù)實際需要選取。主翼前緣骨架、副翼前緣骨架通過鉸鏈相連，兩者能以鉸鏈為 軸、在機翼平面內(nèi)相對旋轉(zhuǎn)，使副翼面可以收到主翼面之下。
其中，主翼前緣骨架的根部分別通過轉(zhuǎn)軸固定于一架板上。
(2) 驅(qū)動裝置
本發(fā)明的驅(qū)動裝置，包括主翼驅(qū)動裝置和副翼驅(qū)動裝置，兩驅(qū)動裝置之間通過主動軸(即驅(qū)動軸)帶動連接；
所述的主翼驅(qū)動裝置位于機頭部分，由兩套對稱的曲柄搖桿機構(gòu)組成，分別驅(qū)動左、右 兩翼。每一側(cè)的曲柄搖桿機構(gòu)均包括一個帶有偏心孔的大圓柱齒輪及一根連桿。所述的大圓 柱齒輪中心通過轉(zhuǎn)軸固定于架板上；所述的連桿一端與大圓柱齒輪的偏心孔鉸接，另一端與 主翼前緣骨架較靠近根部端鉸接。
所述的主動軸平行于機身對稱軸線，位于機身下部，且在機身對稱平面內(nèi)；主動軸到主 翼驅(qū)動裝置的傳動選用常用的二級齒輪，將大圓柱齒輪之一作為二級齒輪中的低速輪即可； 其中，所述的主動軸到主翼驅(qū)動裝置的傳動也可選用多級齒輪。
所述的副翼驅(qū)動裝置，位于機翼弦向的中后部，分為三個部分
其一為一個錐齒輪副，由一個主動錐齒輪、 一個從動錐齒輪組成。所述的主動錐齒輪由 主動軸帶動，軸線水平；所述的從動錐齒輪軸線豎直。其中，本部分也可根據(jù)減速比的需要 增加圓柱齒輪副環(huán)節(jié)。
其二為一個曲柄滑塊機構(gòu)，包括一個偏心輪、 一個連桿、 一個滑塊及一滑塊導(dǎo)軌。所述 的偏心輪位于從動錐齒輪的上方，與之同軸轉(zhuǎn)動；連桿的一端鉸接于偏心輪的偏心孔上，另 一端與滑塊相連。滑塊導(dǎo)軌位于機身豎直對稱平面內(nèi)。這樣，偏心輪轉(zhuǎn)動就帶動滑塊沿軌道 往復(fù)運動。其中，所述的滑塊是由組件一及組件二兩部分相套合而成。組件一為一個方形塊 狀底座，其上面中心處突起一圓柱細桿，其中底座嵌于滑塊導(dǎo)軌之中；組件二的下部是一圓 柱套筒，與組件一的圓柱細桿是緊配合，上部為左、右端各為一個環(huán)的長塊狀結(jié)構(gòu)，用于安 裝左右兩個球形鉸鏈，所述的環(huán)套在球鉸的臂上。其具體形狀根據(jù)所使用的球鉸而定，與常 見的球形鉸鏈配合。其中，所述的連桿，其與滑塊相連的一端具有一環(huán)形，套于所述的滑塊 的圓柱套筒外。
其三為兩個對稱的鉸鏈機構(gòu)，用于直接實現(xiàn)左、右副翼的旋轉(zhuǎn)收放。每側(cè)的鉸鏈機構(gòu)由 滑塊、連桿和該側(cè)副翼前緣骨架組成。連桿的一端鉸接于滑塊上，另一端鉸接于副翼前緣骨 架中段的一點。這樣，滑塊前后移動時，就會牽動副翼前緣骨架繞其與主翼前緣骨架的鉸接 點旋轉(zhuǎn)。其中，所述的連桿一端與滑塊的鉸接方式是采用球形鉸鏈連接，以使連桿既能夠隨 滑塊移動又能夠相對滑塊旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)副翼及其連桿既可以隨主翼撲動又能相對主翼旋轉(zhuǎn) 收放的兩自由度運動。
本發(fā)明一種副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼裝置，其優(yōu)點及功效在于本發(fā)明所提出的機翼翼型， 將飛行中機翼面積的變化轉(zhuǎn)移到外緣，機翼平面始終是一個整體，既實現(xiàn)了機翼面積可變又 避免了這種不確定性；驅(qū)動裝置中采用錐齒輪副實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的變換，從而使單一動力就能帶動 多自由度運動，相當(dāng)于省掉了一個主動軸及對應(yīng)電機，很大程度上減輕了重量。因此本發(fā)明的一種副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼裝置，既實現(xiàn)了很大程度上提高升力，又避免了機構(gòu)重量過大。
四

圖1所示為由一個主動軸帶動兩個驅(qū)動裝置運轉(zhuǎn)的示意圖
圖2所示為主翼及其驅(qū)動裝置示意圖
圖3所示為副翼及其驅(qū)動裝置示意圖
圖4所示為本發(fā)明的撲翼裝置結(jié)構(gòu)骨架示意圖
圖5所示為本發(fā)明中滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖
圖6所示為本發(fā)明中滑塊之組件一的結(jié)構(gòu)示意圖 圖中具體標(biāo)號如下
A 、主動軸(驅(qū)動軸) B、傳動軸
1、主動錐齒輪 2、從動錐齒輪 3、小圓柱齒輪
3'、 一級圓柱齒輪副中的低速輪 4、 二級圓柱齒輪副中的高速輪
4'、 5、大圓柱齒輪 6、 9、 12、連桿 7、主翼前緣骨架
8、偏心輪 10、滑塊 11、滑塊導(dǎo)軌
13、副翼前緣骨架 14、架板 101、底座
102、圓柱細桿 103、圓柱套筒
五具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進一步說明如下
請參閱圖1至圖4所示，本發(fā)明一種副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼裝置，其具體包括副翼旋轉(zhuǎn) 收放式撲翼機翼及相應(yīng)的驅(qū)動裝置，其中 (1)撲翼機翼
按機翼沿翼展方向分為主翼、副翼兩部分，靠近翼根、面積較大的部分為主翼，機翼展 向外緣部分為副翼。機翼的主要支撐及運動任務(wù)由其前緣骨架承擔(dān)，具體翼型以及翼面的次 要骨架可根據(jù)實際需要選取。主翼前緣骨架7、副翼前緣骨架13通過鉸鏈相連，兩者能以 鉸鏈為軸、在機翼平面內(nèi)相對旋轉(zhuǎn)，使副翼面可以收到主翼面之下。
其中，主翼前緣骨架7的根部分別通過轉(zhuǎn)軸固定于一架板14上。
在一個撲翼周期中
機翼下?lián)鋾r，副翼由部分旋出一全部旋出一部分收起；
機翼上撲時，副翼由部分收起一全部收起一部分旋出。這樣機翼上撲時產(chǎn)生阻力的翼面積總是比下?lián)鋾r產(chǎn)生升力的翼面積小，從而能顯著地增 大平均升力。
(2)驅(qū)動裝置
本發(fā)明的驅(qū)動裝置，包括主翼驅(qū)動裝置和副翼驅(qū)動裝置，兩驅(qū)動裝置之間通過主動軸(即 驅(qū)動軸)帶動連接；
所述的主翼驅(qū)動裝置位于機頭部分，由兩套對稱的曲柄搖桿機構(gòu)組成，分別驅(qū)動左、右 兩翼。每一側(cè)的曲柄搖桿機構(gòu)均包括一個帶有偏心孔的大圓柱齒輪4'、 5及一根連桿6。所 述的大圓柱齒輪4'、 5的中心通過轉(zhuǎn)軸固定于架板14上；所述的連桿6—端與大圓柱齒輪 4'、 5的偏心孔鉸接，另一端與主翼前緣骨架7較靠近根部端鉸接。這樣大齒輪轉(zhuǎn)動時，起 曲柄作用的偏心孔就帶動作為搖桿的機翼前緣骨架繞其根部往復(fù)擺動，實現(xiàn)撲翼動作。左右 對稱的兩個大齒輪相嚙合，從而實現(xiàn)兩機翼同步撲動。
所述的主動軸A平行于機身對稱軸線，位于機身下部，且主動軸A位于機身對稱平面內(nèi)， 主動軸到主翼驅(qū)動裝置的傳動選用常用的二級齒輪，將大圓柱齒輪之一作為二級齒輪中的低 速輪即可；其中，所述的主動軸到主翼驅(qū)動裝置的傳動也可選用多級齒輪。
所述的副翼驅(qū)動裝置，位于機翼弦向的中后部，分為三個部分
其一為一個錐齒輪副，由一個主動錐齒輪l、 一個從動錐齒輪2組成。所述的主動錐齒 輪由主動軸帶動，軸線水平；所述的從動錐齒輪軸線豎直。其中，本部分也可根據(jù)減速比的 需要增加圓柱齒輪副環(huán)節(jié)。
其二為一個曲柄滑塊機構(gòu)，包括一個偏心輪8、 一個連桿9、 一個滑塊10及一滑塊導(dǎo)軌 11。所述的偏心輪位于從動錐齒輪的上方，與之同軸轉(zhuǎn)動；連桿9的一端鉸接于偏心輪8的 偏心孔上，另一端鉸接于滑塊10上?；瑝K導(dǎo)軌ll位于機身豎直對稱平面內(nèi)。這樣，偏心輪 轉(zhuǎn)動就帶動滑塊沿軌道往復(fù)運動。其中，所述的滑塊10是由組件一及組件二兩部分相套合 而成。組件一為一個方形塊狀底座101，其上面中心處突起一圓柱細桿102，其中底座101 嵌于滑塊導(dǎo)軌11之中；組件二的下部是一圓柱套筒103，與組件一的圓柱細桿是緊配合， 上部為左、右端各為一個環(huán)的長塊狀結(jié)構(gòu)，用于安裝左右兩個球形鉸鏈，所述的環(huán)套在球鉸 的臂上。其具體形狀根據(jù)所使用的球鉸而定，與常見的球形鉸鏈配合。其中，所述的連桿9， 其與滑塊相連的一端具有一環(huán)形，套于所述的滑塊的圓柱套筒103外。
其三為兩個對稱的鉸鏈機構(gòu)，用于直接實現(xiàn)左、右副翼的旋轉(zhuǎn)收放。每側(cè)的鉸鏈機構(gòu)由 滑塊10、連桿12和該側(cè)副翼前緣骨架13組成。連桿12的一端鉸接于滑塊10上，另一端 鉸接于副翼前緣骨架13中段的一點。這樣，滑塊前后移動時，就會牽動副翼前緣骨架13繞 其與主翼前緣骨架的鉸接點旋轉(zhuǎn)。其中，所述的連桿一端與滑塊的鉸接方式是采用球形鉸鏈 連接，以使連桿既能夠隨滑塊移動又能夠相對滑塊旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)副翼及其連桿既可以隨主翼撲動又能相對主翼旋轉(zhuǎn)收放的兩自由度運動。
利用上述的構(gòu)造組成，本發(fā)明的機翼的兩自由度運動實現(xiàn)過程如下 首先由主動軸A輸入轉(zhuǎn)動。
在主翼驅(qū)動裝置中，由兩級齒輪傳動3-3' 、4-4'將轉(zhuǎn)動傳至大圓柱齒輪4'和5，大 圓柱齒輪4'和5組成傳動比為1的齒輪副，兩齒輪上各有一偏心孔，兩孔對稱，偏心孔到 大圓柱齒輪中心的距離相當(dāng)于曲柄，與連桿6以及主翼前緣骨架7組成雙曲柄搖桿機構(gòu)，主 動軸A轉(zhuǎn)動時，主翼就實現(xiàn)撲動。大圓柱齒輪4'和5旋轉(zhuǎn)一個周期，就實現(xiàn)主翼上提下?lián)?一個周期。
在副翼驅(qū)動裝置中，首先通過主動錐齒輪l、從動錐齒輪2的傳動將主動軸A的水平轉(zhuǎn) 動變換為傳動軸的垂直轉(zhuǎn)動。偏心輪8與從動錐齒輪2同軸轉(zhuǎn)動，在偏心輪8上開有偏心孔， 并通過偏心孔與連桿9、滑塊10組成曲柄滑塊機構(gòu)，帶動滑塊10沿滑塊導(dǎo)軌11往復(fù)運動， 滑塊IO又與連桿12、副翼前緣骨架13組成滑塊機構(gòu)，帶動副翼相對于主翼旋轉(zhuǎn)。偏心輪 8旋轉(zhuǎn)一周就實現(xiàn)副翼外旋內(nèi)收一個周期。
本發(fā)明采用錐齒輪副實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的變換，從而使單一動力就能帶動多自由度運動，相當(dāng)于 省掉了一個主動軸及對應(yīng)電機，很大程度上減輕了重量。
權(quán)利要求
1、一種副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼裝置，具體包括副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼機翼及相應(yīng)的驅(qū)動裝置，其特征在于(1)撲翼機翼按機翼沿翼展方向分為主翼、副翼兩部分，靠近翼根、面積較大的部分為主翼，機翼展向外緣部分為副翼；主翼前緣骨架(7)、副翼前緣骨架(13)通過鉸鏈相連，兩者能以鉸鏈為軸、在機翼平面內(nèi)相對旋轉(zhuǎn)，使副翼面可以收到主翼面之下；其中，主翼前緣骨架(13)的根部分別通過轉(zhuǎn)軸固定于一架板(14)上；(2)驅(qū)動裝置包括主翼驅(qū)動裝置和副翼驅(qū)動裝置，兩驅(qū)動裝置之間通過主動軸(A)帶動連接；所述的主翼驅(qū)動裝置位于機頭部分，由兩套對稱的曲柄搖桿機構(gòu)組成，分別驅(qū)動左、右兩翼；每一側(cè)的曲柄搖桿機構(gòu)均包括一個帶有偏心孔的大圓柱齒輪(4’)、(5)及一根連桿(6)；所述的大圓柱齒輪(4’)、(5)中心通過轉(zhuǎn)軸固定于架板(14)上；所述的連桿(6)一端與大圓柱齒輪(4’)、(5)的偏心孔鉸接，另一端與主翼前緣骨架(13)較靠近根部端鉸接；所述的主動軸(A)平行于機身對稱軸線，位于機身下部，且在機身對稱平面內(nèi)；所述的副翼驅(qū)動裝置，位于機翼弦向的中后部，分為三個部分其一為一個錐齒輪副，由一個主動錐齒輪(1)、一個從動錐齒輪(2)組成；所述的主動錐齒輪(1)由主動軸(A)帶動，軸線水平；所述的從動錐齒輪(2)軸線豎直；其二為一個曲柄滑塊機構(gòu)，包括一個偏心輪(8)、一個連桿(9)、一個滑塊(10)及一滑塊導(dǎo)軌(11)；所述的偏心輪(8)位于從動錐齒輪(2)的上方，與之同軸轉(zhuǎn)動；連桿(9)的一端鉸接于偏心輪(8)的偏心孔上，另一端與滑塊(10)相連；滑塊導(dǎo)軌(11)位于機身豎直對稱平面內(nèi)；其三為兩個對稱的鉸鏈機構(gòu)，用于直接實現(xiàn)左、右副翼的旋轉(zhuǎn)收放；每側(cè)的鉸鏈機構(gòu)由滑塊(10)、連桿(12)和該側(cè)副翼前緣骨架(13)組成；連桿(12)的一端鉸接于滑塊(10)上，另一端鉸接于副翼前緣骨架(13)中段的一點。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼裝置，其特征在于所述的滑塊(IO) 是由組件一及組件二兩部分相套合而成組件一為一個方形塊狀底座(101)，其上面中心處突起一圓柱細桿(102)，其中底座(101)嵌于滑塊導(dǎo)軌(11)之中；組件二的下部是一圓 柱套筒(103)，與組件一的圓柱細桿是緊配合，上部為左、右端各為一個環(huán)的長塊狀結(jié)構(gòu)， 用于安裝左右兩個球形鉸鏈，所述的環(huán)套在球鉸的臂上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼裝置，其特征在于所述的連桿(9)， 其與滑塊相連的一端具有一環(huán)形，套于所述的滑塊的圓柱套筒(103)外。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼裝置，其特征在于所述的連桿(12)一端與滑塊(10)的鉸接方式是采用球形鉸鏈連接。
全文摘要
本發(fā)明一種副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼裝置，具體包括副翼旋轉(zhuǎn)收放式撲翼機翼及相應(yīng)的驅(qū)動裝置，其中，按機翼沿翼展方向分為主翼、副翼兩部分，主翼前緣骨架、副翼前緣骨架通過鉸鏈相連，兩者能以鉸鏈為軸、在機翼平面內(nèi)相對旋轉(zhuǎn)，使副翼面可以收到主翼面之下；所述的驅(qū)動裝置包括主翼驅(qū)動裝置和副翼驅(qū)動裝置，兩驅(qū)動裝置之間通過主動軸帶動連接；主翼驅(qū)動裝置位于機頭部分，由兩套對稱的曲柄搖桿機構(gòu)組成，分別驅(qū)動左、右兩翼；所述的副翼驅(qū)動裝置，位于機翼弦向的中后部。本發(fā)明采用錐齒輪副實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的變換，從而使單一動力就能帶動多自由度運動，相當(dāng)于省掉了一個主動軸及對應(yīng)電機，很大程度上減輕了重量。
文檔編號B64C33/00GK101249887SQ20081010355
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者冉 何, 劉天宇, 段海濱, 郭世姝 申請人:北京航空航天大學(xué)