[发明专利]一种偏心轮往复结构与齿轮组联合的扑翼机构

说明书

本发明涉及扑翼仿生飞行器，具体涉及一种偏心轮往复结构与齿轮组联合的扑翼机构，扑翼机构由一根驱动轴、两个偏心轮、两个限位滑槽、两个滑槽调节套、两个端面齿轮、一个中心齿轮、一个旋转接头、一个翼面连接杆和一个主体框架构成。驱动轴带动偏心轮转动，限位滑槽把偏心轮转动变为直线往复运动，端面齿轮通过限位滑槽上的小凸轴带动产生往复摆动，两个端面齿轮和中心齿轮构成差速结构同时实现挥拍运动和攻角运动，滑槽调节套调节限位滑槽所在位置和差速关系，实现对挥拍运动和攻角运动的调节。该扑翼机构能够同时模拟挥拍运动和攻角运动，零部件简洁，机械结构合理，扑翼频率范围大，利于实现和微型化，因此可以广泛的应用于各类扑翼仿生微飞行器开发和研究。

技术领域

本发明涉及扑翼仿生飞行器，具体涉及一种偏心轮往复结构与齿轮组联合的扑翼机构。

背景技术

扑翼仿生飞行器依靠模拟昆虫的扑翼运动方式来获得升力。相比于固定翼和旋翼方式，扑翼方式能够获得更佳的升力、机动性和飞行效率。因此在军事和民用领域中，扑翼仿生飞行器都得到了极大的关注，且有不少技术方案被报道。

昆虫飞行的扑翼运动主要由两个基本运动构成：挥拍运动和攻角运动。挥拍运动实现昆虫翼面的大角度拍打，攻角运动即翼面绕展向转轴的翻转运动。单一的挥拍运动或攻角运动都无法使扑翼飞行获得足够气动性能；当挥拍运动和攻角运动恰当配合后，扑翼运动才可能获得最佳的气动效果。能够模拟扑翼运动的机械机构有很多的实现方式，但这些方式大多都无法同时控制挥拍运动和攻角运动，或者机构过于复杂不易于实现，因此也就无法充分的发挥扑翼方式的高性能。CN107150804A中公开了一种翅膀具有三自由度的扑翼飞行器，该扑翼飞行器左前部调控机构和右前部调控机构、左后部调控机构和右后部调控机构两两对称分布在机身左右两侧，并都可独立运动。该设计虽然实现了多自由度扑动，但结构复杂，机构零件数量多，难于小型化也难于提高扑翼频率。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有扑翼机构的不足，提供一种能够同时控制挥拍运动和攻角运动，且容易实现的扑翼机构。

本发明所涉及的偏心轮往复结构与齿轮组联合的扑翼机构，该机构由驱动轴1、右偏心轮2、右限位滑槽3、右滑槽调节套4、右端面齿轮5、中心齿轮6、旋转接头7、翼面连接杆8、主体框架9、左偏心轮10、左限位滑槽11、左滑槽调节套12、左端面齿轮13组成，轻质材料构成的主体框架9上有两个共轴线的驱动轴安装孔，驱动轴1穿过驱动轴安装孔，驱动轴1可以在安装孔内转动。驱动轴1穿过右偏心轮2上的偏心孔，并使得右偏心轮2和驱动轴1保持固连状态，相同方法安装左偏心轮10，右限位滑槽3的内滑槽和右偏心轮2保持内侧相切配合，右限位滑槽3的外槽与驱动轴1保持内侧相切配合，右限位滑槽3的延长杆部分穿过右滑槽调节套4上一端的通孔，垂直于右限位滑槽3内外槽平面的小凸轴穿过右端面齿轮5上的径向槽，左限位滑槽11、左滑槽调节套12和左端面齿轮13与右限位滑槽3、右滑槽调节套4和右端面齿轮5使用相同安装方法，在右端面齿轮5和左端面齿轮13中间，驱动轴1穿过旋转接头7的通孔，旋转接头7的垂直孔与翼面连接杆8相配合，如借助深沟球轴承等安装方式，使得翼面连接杆8只能绕旋转接头7上的垂直孔旋转或随旋转接头7绕驱动轴1旋转，中心齿轮6固定于翼面连接杆8上，并使得中心齿轮6与右端面齿轮5和左端面齿轮13保持齿面啮合状态。右滑槽调节套4一端通孔与右限位滑槽3的延长杆配合，另一端安装于主体框架9上的圆弧形槽内，左滑槽调节套12和左限位滑槽11与右滑槽调节套4和右限位滑槽3使用相同安装方法，主体框架9有圆弧形槽，右滑槽调节套4一端保持约束在滑槽内，主体框架9的圆弧形槽与其上驱动轴安装孔共圆心，右滑槽调节套4可在圆弧形槽内改变位置并保持不移出滑槽，右滑槽调节套4沿圆弧形槽移动时，右限位滑槽3绕驱动轴1发生转动，本机构左边的结构和运动关系与右边相同。

本发明所涉及的偏心轮往复结构与齿轮组联合的扑翼机构能够同时控制扑翼仿生飞行器翼面的挥拍运动和攻角运动，具有结构简单，机构零件数量少，有利于小型化和提高扑翼频率。

附图说明