[发明专利]一种基于Y型结构的扑翼飞行器传动部件及实现方法

说明书

本发明公开了一种基于Y型结构的扑翼飞行器传动部件及实现方法，它能够解决现有技术中一字型传动部件所存在的传动不平稳、机翼主翼梁易变形和损坏、转动自由度冗余问题，其方案如下：一种基于Y型结构的扑翼飞行器传动部件，包括传动摇杆，传动摇杆的一端呈V型设置，另一端是与驱动轮连接的第一球面轴承，传动摇杆V型端部的两侧均设置与机翼主翼梁连接的第二球面轴承，整个传动部件结构呈Y型设置。

技术领域

本发明涉及仿鸟扑翼飞行器机械结构领域，特别是涉及一种基于Y型结构的扑翼飞行器传动部件及实现方法。

背景技术

扑翼飞行器具有灵活性好、扑翼推进效率高、机动性强、重量轻等优势，在民用和军事领域均具有极大的应用前景。扑翼传动结构设计是扑翼飞行器研究中的关键问题，高效合理的扑翼传动结构，不仅需要符合鸟类扑翼飞行的运动规律，还应确保传动结构载荷均匀、高效运转，以及可靠稳定。

现有技术中，扑翼飞行器的扑翼传动结构通常由电机、齿轮减速器、曲柄与一字型传动摇杆等主要部件组成。其中电机提供原动力，齿轮减速器将电机传递的动力转换为旋转运动并减速；曲柄与一字型传动摇杆等部件将齿轮减速器的旋转运动转换为机翼上下扑打运动。尽管上述扑翼传动结构取得了良好的效果，但是仍然存在明显缺陷，主要表现在以下三个方面：首先，因一字型传动摇杆设置于机翼主翼梁的一侧，造成机翼主翼梁上下扑动不平稳，进一步导致扑翼飞行器飞行过程中出现不平稳。其次，一字型传动摇杆17与机翼主翼梁的接合作用点数量为单个，该接合点可被视作一字型传动摇杆施加在机翼主梁16上的力矩作用点，进而容易造成机翼主翼梁一侧遭遇弯曲、拉伸、挤压和扭转等不同性质的变形与破坏，从而影响扑翼飞行器的使用寿命。如图8所示，一字型传动摇杆对机翼主梁左侧有向上的剪力V，该处的剪力为正值，同时也对机翼主翼梁左侧有顺时针的弯矩M，该处的弯矩M为正值，进而容易造成图9所示的剪切变形和弯曲变形。再次，由于一字型传动摇杆与曲柄、机翼主翼梁的连接通常均为球面副，则一字型传动摇杆在球面副球面结合下，容易出现冗余转动自由度问题。如图7所示，平行于机身主架上表面的不定向转动自由度(见附图7中的椭圆圈，其中三个小箭头代表旋转方向为不定向)，会导致扑翼飞行器传动摇杆传动过程出现因冗余转动自由度而造成的转动方向不确定性。

因此，在此背景下，亟需对扑翼飞行器传动部件开展新的设计。

发明内容

为了克服现有技术中扑翼飞行器传动部件设计中存在的不足，本发明提供了一种基于Y型结构的扑翼飞行器传动部件，该传动部件通过Y型结构的设置，解决了现有技术存在的扑翼飞行器机翼在上下扑过程中机翼主翼梁载荷不均匀导致的扑动不平稳、机翼主翼梁易变形破坏问题，以及传动摇杆冗余转动自由度问题。

一种基于Y型结构的扑翼飞行器传动部件的具体方案如下：

一种基于Y型结构的扑翼飞行器传动部件，包括传动摇杆，传动摇杆的一端呈V型设置，另一端是与驱动轮连接的第一球面轴承，这样传动摇杆整体近似为Y型结构，传动摇杆V型端部的两侧均设置与机翼主翼梁连接的第二球面轴承，传动摇杆设置于驱动轮的侧部。

该传动部件通过Y型传动摇杆代替现有的一字型传动摇杆，Y型传动摇杆分别从传动摇杆V型端部两侧对机翼主翼梁施加作用力，这样机翼主翼梁两侧受力稳定、均匀，进而降低对机翼主翼梁的损伤，延长机翼主翼梁的使用寿命。

进一步地，所述传动摇杆V型端部两侧的第二球面轴承内设置滚动球，滚动球与球面轴承球面接合。

进一步地，所述滚动球通过固定轴与滑动轴承连接，滑动轴承与所述的机翼主翼梁旋转接合，滑动轴承内部形状与机翼主翼梁形状相适应，滑动轴承内圈至外圈的厚度为滑动轴承内圈直径的1/3-2/3，这样可增强轴承刚度，为滑动轴承与传动摇杆的固定连接留有装配余量。