一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置制造方法
【专利摘要】一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置，属航空【技术领域】。包括主轴、摆臂、翼片、中心链轮、链条、翼链轮、电机、减速器和机架。主轴通过主轴轴承水平安装在机架上。摆臂的一端与主轴垂直固连，另一端通过翼轴轴承与翼轴相连。翼轴与主轴平行。中心链轮通过内单向轴承与主轴相连，还通过外单向轴承与机架相连。翼链轮与翼轴固连。中心链轮和翼链轮的传动比为1∶1。摆臂处于主轴正上方竖直位置时翼片水平布置。主轴由电机经减速后驱动，电机正反转使得主轴反复转动180°使摆臂下上转摆实现连续下扑和上扬运动。下扑过程翼片始终处于水平状态。本发明结构简单，效率高，能产生较大的升力；占用的空间较小，便于制作结构紧凑的飞行器。
【专利说明】一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置
【技术领域】
[0001]一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置，属航空【技术领域】，尤其涉及一种扑翼升力生成装置。
【背景技术】
[0002]传统的连杆机抅扑翼靠上下煽动来产生升力，扑翼上扬时阻力较大，效率较低，能产生的升力有限，很难实现重载飞行；专利号为ZL200910073435.8的中国专利公开的一种结构较复杂的靠扑翼提升机构使扑翼片复位的扑翼升力生成装置和现有的半转机构扑翼装置，虽然效率较传统扑翼高些，但翼片下扑过程中，只有中间位置翼片处于水平位置，其它时候翼片与水平面都存在一个夹角，越离开中间位置夹角越大，产生的升力是翼片作用力的竖直方向的分量，水平方向的分量成了损耗，故该两种现有的扑翼装置产生升力的效率有限。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有扑翼装置的上述不足，发明一种结构简单的效率更高的电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置。
[0004]一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置，包括主轴、摆臂、翼片、中心链轮、链条、翼链轮、电机、减速器和机架。翼片由左平板、右平板和翼轴构成，翼轴处于左平板和右平板之间，翼轴左端与左平板固连，翼轴右端与右平板固连，左平板、右平板和翼轴三者处于同一平面内。电机固定安装在机架上，电机通过减速器与主轴的左端相连，电机采用方便充电的锂电池供电，控制电机的控制器能对电机的转速和转向进行控制。主轴通过位于主轴中段左侧的主轴轴承水平安装在机架上，摆臂的一端与主轴的右端垂直固连，摆臂的另一端通过翼轴轴承与翼片的翼轴垂直相连于翼轴的中段右侧。翼轴与主轴平行。中心链轮通过位于主轴中段右侧的内单向轴承与主轴相连，内单向轴承的内圈与主轴固连，内单向轴承的外圈与中心链轮固连；中心链轮还通过外单向轴承与机架相连，外单向轴承的内圈与中心链轮固连，外单向轴承的外圈与机架固连。翼链轮与翼轴固连于翼轴的中段左侧，翼链轮和中心链轮通过链条相连，中心链轮与翼链轮的传动比为1:1。链条运动平面与主轴垂直。主轴轴承和翼轴轴承采用普通双向转动的向心轴承。内单向轴承和外单向轴承均采用只能向一个方向转动的单向轴承。内单向轴承和外单向轴承的转动方向相反。从主轴的左端往右端看:内单向轴承的外圈固定时其内圈只能向顺时针方向旋转而不能向逆时针方向转动；外单向轴承的外圈固定时其内圈只能向逆时针方向旋转而不能向顺时针方向转动。组装该电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置时，确保摆臂处于主轴正上方竖直位置时翼片水平布置。
[0005]该电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置的工作原理是:下扑起始位置为摆臂竖直布置于主轴的正上方，此时翼片处于水平位置并位于最高处，电机的动力经减速器减速后传递给主轴，从主轴的左端往右端看，在动力的驱动下，主轴顺时针转动，带动摆臂顺时针转动，中心链轮固定不动，由于中心链轮与翼链轮的传动比为1: 1，链条带动翼链轮逆时针转动，保持翼片处于水平位置下扑，当摆臂转至主轴正下方处于竖直位置时主轴停止转动，此时翼片处于最低位置，完成了下扑过程。上扬过程是:从翼片处于最低位置开始，由控制器控制电机反转，主轴在动力的驱动下逆时针转动，带动摆臂逆时针向上转动，中心链轮和内单向轴承随主轴一起转动，中心链轮、链条和翼链轮同步绕主轴轴线逆时针转动，翼片与摆臂的夹角保持90°不变。当摆臂转至主轴正上方处于竖直位置时主轴停止转动，此时翼片处于最高位置，完成了上扬过程，该装置回到了下扑过程的起始状态。
[0006]主轴由电机经减速器减速后驱动，控制器控制电机正反转使得主轴反复转动180°使摆臂下上转摆180°即能实现连续下扑和上扬运动过程。扑动频率通过控制电机转速实现。
[0007]该发明装置下扑过程翼片始终处于水平状态，故能产生较大升力，由于作用力在水平方向几乎没有分量，故产生升力的效率很高。上扬过程翼片始终保持与摆臂垂直，沿翼轴运动轨迹的切向上扬，阻力较小。
[0008]本发明电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置结构简单，效率高，能产生较大的升力。下扑和上扬时各构件的运动基本上是在过主轴的铅垂面的同一侧完成的，该发明装置占用的空间较小，便于制作结构紧凑的飞行器。
[0009]将中心链轮、链条和翼链轮组成的链传动方式更换成同步带传动方式本发明装置的结构重量会轻些，中心链轮、链条和翼链轮相应更换成中心同步轮、同步带和翼同步轮，中心同步轮与翼同步轮的传动比为1:1。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置的主视示意图；图2是本发明一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置的翼片的示意图；图3是图1的左视示意图，摆臂处于12点钟位置；图4是本发明装置翼片下扑时摆臂处于I点半钟时的示意简图；图5是本发明装置翼片下扑时摆臂处于3点钟时的示意简图；图6是本发明装置翼片下扑时摆臂处于4点半钟时的示意简图；图7是本发明装置翼片下扑至最低位置时摆臂处于6点钟时的示意简图；图8是本发明装置翼片上扬时摆臂处于4点半钟时的示意简图；图9是本发明装置翼片上扬时摆臂处于3点钟时的示意简图；图10是本发明装置翼片上扬时摆臂处于I点半钟时的示意简图；图11是本发明装置翼片上扬至最高位置时摆臂处于12点钟时的示意简图，该图中该装置所处的位置也是翼片下扑过程的起始位置。
[0011]图中，1-主轴，2-摆臂，3-翼片，31-左平板，32-右平板，33-翼轴，34-翼轴轴承，4-中心链轮，5-翼链轮，6-链条，7-机架，8-内单向轴承，9-外单向轴承，10-主轴轴承，11-电机，12-减速器。图4~11中虚线半圆表示本发明装置扑动时翼轴33的运动轨迹；图4-6和图8~10中带箭头的圆弧表示摆臂的转动方向。
【具体实施方式】
[0012]现结合附图1~11对本发明加以具体说明:一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置，包括主轴1、摆臂2、翼片3、中心链轮4、链条6、翼链轮5、电机11、减速器12和机架7。翼片3由左平板31、右平板32和翼轴33构成，翼轴33处于左平板31和右平板32之间，翼轴33左端与左平板31固连，翼轴33右端与右平板32固连，左平板31、右平板32和翼轴33三者处于同一平面内。电机11固定安装在机架7上，电机11通过减速器12与主轴I的左端相连，电机11采用方便充电的锂电池供电，控制电机的控制器能对电机的转速和转向进行精准控制。主轴I通过位于主轴I中段左侧的主轴轴承10水平安装在机架7上，摆臂2的一端与主轴I的右端垂直固连，摆臂2的另一端通过翼轴轴承34与翼片3的翼轴33垂直相连于翼轴33的中段右侧。翼轴33与主轴I平行。中心链轮4通过位于主轴I中段右侧的内单向轴承8与主轴I相连，内单向轴承8的内圈与主轴I固连，内单向轴承8的外圈与中心链轮4固连；中心链轮4还通过外单向轴承9与机架7相连，外单向轴承9的内圈与中心链轮4固连，外单向轴承9的外圈与机架7固连。翼链轮5与翼轴33固连于翼轴33的中段左侧，翼链轮5和中心链轮4通过链条6相连，中心链轮4与翼链轮5的传动比为1:1。链条6运动平面与主轴I垂直。主轴轴承10和翼轴轴承34采用普通双向转动的向心轴承。内单向轴承8和外单向轴承9均采用只能向一个方向转动的单向轴承。内单向轴承8和外单向轴承9的转动方向相反，从主轴I的左端往右端看:内单向轴承8的外圈固定时其内圈只能向顺时针方向旋转而不能向逆时针方向转动；外单向轴承9的外圈固定时其内圈只能向逆时针方向旋转而不能向顺时针方向转动。组装该电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置时，确保摆臂2处于主轴I正上方竖直位置时翼片3水平布置。
[0013]该电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置的工作原理是:下扑起始位置为摆臂2竖直布置于主轴I的正上方即摆臂2处于12点钟位置，此时翼片3处于水平位置并位于最高处，电机11的动力经减速器12减速后传递给主轴1，从主轴I的左端往右端看，在动力的驱动下，主轴I顺时针转动，带动摆臂2顺时针转动，中心链轮4固定不动，由于中心链轮4与翼链轮5的传动比为1: 1，链条6带动翼链轮5逆时针转动，保持翼片3处于水平位置下扑，当摆臂2转至主轴I正下方处于竖直位置即摆臂2处于6点钟位置时主轴I转速变为零，此时翼片3处于最低位置，完成了下扑过程。上扬过程是:从翼片3处于最低位置开始，由控制器控制电机11反转，主轴I在动力的驱动下逆时针转动，带动摆臂2逆时针向上转动，中心链轮4和内单向轴承8随主轴I 一起转动，中心链轮4、链条6和翼链轮5同步绕主轴I轴线逆时针转动，翼片3与摆臂2的夹角保持90°不变。当摆臂2转至主轴I正上方处于竖直位置时主轴I停止转动，此时翼片3处于最高位置，完成了上扬运动过程，该装置回到了下扑过程的起始状态。
[0014]主轴I由电机11经减速器12减速后驱动，控制器控制电机正反转使得主轴反复转动180°使摆臂2下上转摆180°即能实现连续下扑和上扬过程。扑动频率通过控制电机11转速实现。
[0015]该发明装置下扑过程翼片3始终处于水平状态，故能产生较大升力，由于作用力在水平方向几乎没有分量，故产生升力的效率很高。上扬过程翼片3始终保持与摆臂2垂直，沿翼轴33运动轨迹的切向上扬，阻力较小。
[0016]本发明电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置结构简单，效率高，能产生较大的升力。下扑和上扬时各构件的运动基本上是在过主轴I的铅垂面的同一侧完成的，该发明装置占用的空间较小，便于制作结构紧凑的飞行器。
【权利要求】
1.一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置，包括主轴(1)、摆臂(2)、翼片(3)、中心链轮(4)、链条(6)、翼链轮(5)、电机(11)、减速器(12)和机架(7)，其特征在于:翼片(3)由左平板(31)、右平板(32)和翼轴(33)构成，翼轴(33)处于左平板(31)和右平板(32)之间，翼轴(33)左端与左平板(31)固连，翼轴(33)右端与右平板(32)固连，左平板(31)、右平板(32)和翼轴(33)三者处于同一平面内；电机(11)固定安装在机架(7)上，电机(11)通过减速器(12)与主轴(I)的左端相连，控制电机(11)的控制器能对电机(11)的转速和转向进行控制；主轴(I)通过位于主轴(I)中段左侧的主轴轴承(10)水平安装在机架(7)上，摆臂(2)的一端与主轴(I)的右端垂直固连，摆臂(2)的另一端通过翼轴轴承(34)与翼片(3)的翼轴(33)垂直相连于翼轴(33)的中段右侧；翼轴(33)与主轴(I)平行；中心链轮(4)通过位于主轴(I)中段右侧的内单向轴承(8)与主轴(I)相连，内单向轴承的内圈(8)与主轴(I)固连，内单向轴承(8)的外圈与中心链轮(4)固连；中心链轮(4)还通过外单向轴承(9)与机架(7)相连，外单向轴承(9)的内圈与中心链轮(4)固连，外单向轴承(8)的外圈与机架(7)固连；翼链轮(5)与翼轴(33)固连于翼轴(33)的中段左侧，翼链轮(5)和中心链轮(4)通过链条(6)相连，中心链轮(4)与翼链轮(5)的传动比为1:1;链条(6)运动平面与主轴(I)垂直；内单向轴承(8)和外单向轴承(9)均采用只能向一个方向转动的单向轴承；内单向轴承(8)和外单向轴承(9)的转动方向相反；摆臂(2)处于主轴(I)正上方竖直位置时翼片(3)水平布置。
2.根据权利要求1所述的一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置，其特征在于:电机(11)采用方便充电的锂电池供电。
3.根据权利要求1所述的一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置，其特征在于:主轴(11)由电机经减速器减速后驱动，控制器控制电机(11)正反转使得主轴(I)反复转动180°使摆臂(2)下上转摆即能实现连续下扑和上扬运动过程。
4.根据权利要求1所述的一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置，其特征在于:其扑动频率通过控制电机(11)转速实现。
5.根据权利要求1所述的一种电机驱动上下转摆平板扑翼升力装置，其特征在于:中心链轮(4)、链条(6)和翼链轮(5)组成的链传动方式采用同步带传动方式替代时，中心链轮(4)、链条(6)和翼链轮(5)相应更换成中心同步轮、同步带和翼同步轮，中心同步轮与翼同步轮的传动比为1:1。
【文档编号】B64C33/02GK104443382SQ201410769576
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】王志成 申请人:佛山市神风航空科技有限公司