[发明专利]一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构及扑翼飞行器

说明书

本发明公开了一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构及扑翼飞行器，它解决了现有技术中输出件摆角受到了限制、难以完成大幅度摆动的问题，通过齿轮连杆机构能够实现输出件的空间“∞”形摆动；其技术方案为：包括机架，所述机架两侧对称安装齿轮连杆机构，所述齿轮连杆机构连接动力机构；其中，齿轮连杆机构包括曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构与齿形连杆转动连接，且齿形连杆与用于安装扑翼的输出齿轮啮合；所述输出齿轮安装于与机架转动连接的摇杆上方，在动力机构的作用下安装有扑翼的输出齿轮能够沿“∞”形轨迹摆动。

技术领域

本发明涉及飞行器领域，尤其涉及一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构及扑翼飞行器。

背景技术

扑翼飞行器与固定翼飞机不同，固定翼飞机是依靠机翼产生升力，依靠发动机的推力或牵引产生前行力，而扑翼飞行器的升力和推力都是由一个扑翼系统产生。

扑翼飞行具有特殊的气动特性，更易于向微型化发展。仿生学研究表明，当尺寸小到一定程度之后，扑翼飞行具有无法替代的特性。此外扑翼飞行器还具有尺寸小，重量轻，隐蔽性好的特点，基于此重要的战略意义，广泛受到军事领域的重视，在近几十年来得到迅速的发展。

发明人发现，现有扑翼机构存在以下缺陷：(1)单纯采用曲柄摇杆机构的扑翼机构，限于平面曲柄摇杆机构的特性，输出件摆角受到了限制，高速机构的传动角需要限制在50°以上，使得输出杆的摆角最多只能达到90°左右，而一般地鸟类和昆虫扑翼幅度在120°以上。(2)经典的扑翼飞行机构所实现的平面内振翅动作，难以完成像昆虫一样的低速飞行以及空中悬停，平面连杆机构也难以使输出杆以较大幅度摆动。因此，安装现有扑翼机构的扑翼飞行器也不能实现翼的空间“∞”形摆动。(3)平面扑翼机构在翼的上挥过程中会不可避免的产生负升力，对飞行造成不利影响。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构，其通过齿轮连杆机构能够实现输出件的空间“∞”形摆动。

本发明采用下述技术方案：

一种能够实现“∞”形轨迹的扑翼机构，包括机架，所述机架两侧对称安装齿轮连杆机构，所述齿轮连杆机构连接动力机构；

其中，齿轮连杆机构包括曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构与齿形连杆转动连接，且齿形连杆与用于安装扑翼的输出齿轮啮合；所述输出齿轮安装于与机架转动连接的摇杆上方，在动力机构的作用下安装有扑翼的输出齿轮能够沿“∞”形轨迹摆动。

进一步的，所述齿形连杆与输出齿轮啮合的齿形范围为50°～60°。

进一步的，所述机架转动连接有原动轴，所述曲柄连杆机构包括与原动轴转动连接的曲柄、与所述曲柄转动连接的连杆，所述连杆与齿形连杆转动连接。

进一步的，所述曲柄垂直于连杆设置且与原动轴垂直，所述连杆与齿形连杆所在水平面平行。

进一步的，所述输出齿轮的往复摆动角度大于120°。

进一步的，所述摇杆与齿形连杆转动连接。

进一步的，所述动力机构包括电机和传动轮系，所述电机通过传动轮系与安装在原动轴上的齿轮啮合。

进一步的，所述传动轮系形成三级减速结构。

进一步的，改变原动轴上齿轮与输出齿轮的传动比能够改变输出齿轮的摆动角度使其呈任意角度。

本发明的第二目的是提供一种扑翼飞行器，包括上述的扑翼机构，所述输出齿轮通过固定件连接扑翼。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用齿轮连杆机构，可以通过调整齿轮传动比实现任意角度的摆动而不受杆组传动角的限制；