[实用新型]一种三自由度扑翼综合实验平台

摘要

本实用新型公开了一种三自由度扑翼综合实验平台，包括机架、驱动电机、传动机构、扑翼和控制系统。机架下方为盒式结构，安装驱动电机和控制系统，通过立柱支撑的横梁对称的安装两个万向轴承，使一对扑翼具有三个旋转自由度，传动机构将驱动电机的转动传递给扑翼使之实现三自由度复合扑动，并通过传感器对扑翼扑动的力和力矩特性进行测量。本实用新型能够精确的实现上下扑动、前后扫掠和扭转三个自由度的任意预设扑动规律，并对扑动过程中的力和力矩进行直接实时测量，适合用于复杂扑翼运动规律的风洞实验分析和验证。

主权项

一种三自由度扑翼综合实验平台，包括机架、扑翼、传动机构、驱动电机和控制系统，其特征在于：所述机架左右对称，下部为中空的盒式结构，上部前后固定两根轴线位于对称平面内的立柱，盒式结构上表面在两立柱之间有开口，两立柱等高，其高度使扑翼扑动时不与盒式结构发生运动干涉；两立柱顶端分别与横梁的一端固定；以扑翼中立位置弦向为X轴，扑翼中立位置展向为Y轴，上下方向为Z轴建立坐标系，坐标原点位于机架对称平面内；扑翼由骨架和薄膜蒙皮组成，骨架材料为树脂基碳纤维复合材料，其根部有前后两根相互平行的展向翼梁，扑翼主体为若干翼肋，与两根展向翼梁胶接构成骨架，其上粘贴薄膜蒙皮，两根展向翼梁与传动机构的扑翼连接件上的两盲孔插接，扑翼连接件与一号轴固接，一号轴穿过万向轴承上的一号轴孔与垂直于一号轴轴线的横杆固接，一号轴的轴线平行于Y轴，横杆轴线平行于X轴；当横杆绕一号轴的轴线转动时，扑翼连接件带动扑翼绕两根展向翼梁中线扭转，当横杆上下运动时，扑翼连接件带动扑翼上下扑动；所述万向轴承包括十字轴承和十字轴承架，十字轴承架由平行于Z轴的三号轴铰接于机架横梁上，并同三号连杆铰接，沿X轴方向的二号轴与十字轴承铰接，十字轴承上有Y轴方向的一号轴孔；横杆两端连接球铰链，对应机架盒式结构内安装的一号驱动电机和二号驱动电机，两电机枢轴均平行于X轴，分别固接一号曲柄和二号曲柄，两曲柄轴线均平行于Y轴，曲柄端头固接球铰链；两端装有球铰链座的一号连杆和二号连杆穿过盒式结构开口分别连接对应的横杆端头和曲柄端头的球铰链，一号连杆和二号连杆的轴线均平行于Z轴；机架横梁与盒式结构上表面之间铰接轴线平行于Z轴的转轴，位于所述三号轴正后方，转轴靠近横梁的一端固接三号曲柄，三号曲柄的端头通过三号连杆与万向轴承铰接，使万向轴承与三号曲柄在水平面内能够同步转动，三号曲柄轴线平行于Y轴，三号连杆轴线平行于X轴；转轴靠近盒式结构的一端固连四号曲柄，四号曲柄轴线平行于三号曲柄，端头与四号连杆铰接；四号连杆另一端与五号曲柄端头铰接，五号曲柄与三号驱动电机的枢轴固连，轴线平行于Y轴；三号驱动电机安装于盒式结构内，枢轴平行于Z轴伸出盒式结构上方；控制系统包括每个驱动电机上安装的角度传感器和控制每个驱动电机的通讯接口，角度传感器的信息传入主控计算机，由控制软件处理后按预设的扑动规律给出对每个驱动电机的控制指令，指令通过通讯接口发送给驱动电机。