CN204310046U - 一种带伺服电机的平板类扑翼升力装置 - Google Patents

Abstract

一种带伺服电机的平板类扑翼升力装置，属航空技术领域。包括主轴、转臂、翼片、中心链轮、链条、翼链轮、伺服电机、伺服控制驱动器和机架。主轴通过轴承水平安装在机架上。转臂的一端与主轴垂直固连，另一端通过轴承与翼轴相连。翼轴与主轴平行。中心链轮通过轴承与主轴相连。伺服电机安装在机架上，伺服电机的输出轴与中心链轮的前端头固连。翼链轮与翼轴固连，中心链轮与翼链轮的传动比为1∶1。转臂处于主轴正上方竖直位置时翼片水平布置。主动力驱动主轴旋转带动转臂旋转实现连续下扑和上扬过程。下扑过程翼片始终处于水平状态。本实用新型结构简单，效率高，能产生较大的升力。

Description

一种带伺服电机的平板类扑翼升力装置

技术领域

一种带伺服电机的平板类扑翼升力装置，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

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

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带伺服电机的平板类扑翼升力装置。

一种带伺服电机的平板类扑翼升力装置，包括主轴、转臂、翼片、中心链轮、链条、翼链轮、伺服电机、伺服控制驱动器和机架。翼片由平板和翼轴构成，翼轴后端与平板固连于平板前端中部，平板和翼轴处于同一平面内。平板是刚性的。主轴通过轴承水平安装在机架上，转臂的一端与主轴垂直固连于主轴的中段，转臂的另一端通过轴承与翼片的翼轴垂直相连于翼轴的中段。翼轴与主轴平行。中心链轮的后端头通过轴承与主轴相连于主轴的前端。伺服电机安装在机架上，伺服电机的输出轴与中心链轮的前端头固连。为伺服控制驱动器和伺服电机供电的是方便充电的锂电池。翼链轮与翼轴固连于翼轴的前端，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。伺服控制驱动器与驱动主轴的主动力源存在信号连接，确保翼片上扬过程伺服电机与主轴同步转动，使翼片在主轴左侧从最低处运行到最高处的过程中始终保持与转臂垂直；并确保翼片下扑过程伺服电机停转锁住中心链轮不动，使翼片在主轴右侧从最高处运行到最低处的过程中始终保持水平状态。组装该带伺服电机的平板类扑翼升力装置时，确保转臂处于主轴正上方竖直位置时翼片水平布置。

该带伺服电机的平板类扑翼升力装置的工作原理是：下扑起始位置为转臂竖直布置于主轴的正上方即处于12点钟位置，此时翼片处于水平位置并位于最高处。下扑过程伺服电机处于停转状态。从主轴的后端往前端看，主动力从主轴的后端输入，在主动力的驱动下，主轴顺时针转动，带动转臂顺时针转动，中心链轮被伺服电机锁住固定不动，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，当转臂转至主轴正下方处于竖直位置即处于6点钟位置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，主轴在主动力的驱动下继续顺时针转动，带动转臂继续顺时针向左上方转动，同时在伺服控制驱动器的控制驱动下伺服电机带动中心链轮同主轴同步转动，以确保翼片在主轴左侧从最低处运行到最高处的过程中始终保持与转臂垂直。当转臂转至主轴正上方处于竖直位置即处于12点钟时，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。在伺服控制驱动器的控制下伺服电机停止转动，主轴在主动力的驱动下继续顺时钟转动，进入下一个工作周期。主轴在主动力的驱动下连续顺时钟旋转带动转臂旋转，且伺服电机在伺服控制驱动器输出的与主轴转速相匹配的脉冲电流的驱动下控制中心链轮周期性停转，以实现连续下扑和上扬运动过程，主轴转速越快产生的升力越大。

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转臂垂直，阻力较小。

本发明带伺服电机的平板类扑翼升力装置结构简单，效率高，能产生较大的升力。双数该装置对称使用在飞行器上能制造效率较高的类扑翼飞行器。该装置采用圆周运动的主动力直接驱动，方便配置主动力源，控制也很方便。主动力源可采用内燃机或电机。

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。

附图说明

图1是本发明一种带伺服电机的平板类扑翼升力装置的主视示意图；图2是图1中X区域的放大示意图；图3是图1的左视示意图；图4是图3中Y区域的放大示意图；图5是图1的俯视示意图；图6是本发明装置运转示意简图。

图中，1-主轴，2-转臂，3-翼片，31-平板，32-翼轴，4-中心链轮，41-中心链轮的后端头，42-中心链轮的前端头，5-链条，6-翼链轮，7-伺服电机，8-机架，9-转臂旋转方向指示。2A表示转臂2运转起始位置，此位置转臂2处于主轴1的正上方竖直位置即处于12点钟位置，翼片3水平布置；2B表示转臂2运转至1点半钟位置，翼片3处于下扑过程中，翼片3水平布置；2C表示转臂2运转至3点钟位置，翼片3处于下扑过程中，翼片3水平布置；2D表示转臂2运转至4点半钟位置，翼片3处于下扑过程中，翼片3水平布置；2E表示转臂2运转至6点钟位置，翼片3处于最低位置且水平布置；2F表示转臂2运转至7点半钟位置，翼片3处于上扬过程中，翼片3与转臂2垂直；2G表示转臂2运转至9点钟位置，翼片3处于上扬过程中，翼片3与转臂2垂直；2H表示转臂2运转至10点半钟位置，翼片3处于上扬过程中，翼片3与转臂2垂直。

具体实施方式

现结合附图1~6对本发明加以具体说明：一种带伺服电机的平板类扑翼升力装置，包括主轴1、转臂2、翼片3、中心链轮4、链条5、翼链轮6、伺服电机7、伺服控制驱动器和机架8。翼片3由平板31和翼轴32构成，翼轴32后端与平板31固连于平板31前端中部，平板31和翼轴32处于同一平面内。平板31是刚性的。主轴1通过轴承水平安装在机架8上，转臂2的一端与主轴1垂直固连于主轴1的中段，转臂2的另一端通过轴承与翼片3的翼轴32垂直相连于翼轴32的中段。翼轴32与主轴1平行。中心链轮的后端头41通过轴承与主轴1相连于主轴1的前端。伺服电机7安装在机架8上，伺服电机7的输出轴与中心链轮的前端头42固连。为伺服控制驱动器和伺服电机7供电的是方便充电的锂电池。翼链轮6与翼轴32固连于翼轴32的前端，翼链轮6和中心链轮4通过链条5相连，中心链轮4与翼链轮6的传动比为1∶1。链条5运动平面与主轴1垂直。伺服控制驱动器与驱动主轴1的主动力源存在信号连接，确保翼片3上扬过程伺服电机7与主轴1同步转动，使翼片3在主轴1左侧从最低处运行到最高处的过程中始终保持与转臂2垂直；并确保翼片3下扑过程伺服电机7停转锁住中心链轮4不动，使翼片3在主轴1右侧从最高处运行到最低处的过程中始终保持水平状态。组装该带伺服电机的平板类扑翼升力装置时，确保转臂2处于主轴1正上方竖直位置时翼片3水平布置。

该带伺服电机的平板类扑翼升力装置的工作原理是：下扑起始位置为转臂2竖直布置于主轴1的正上方即处于12点钟位置，此时翼片3处于水平位置并位于最高处。下扑过程伺服电机7处于停转状态。从主轴1的后端往前端看，主动力从主轴1的后端输入，在主动力的驱动下，主轴1顺时针转动，带动转臂2顺时针转动，中心链轮4被伺服电机7锁住固定不动，由于中心链轮4与翼链轮6的传动比为1∶1，链条5带动翼链轮6逆时针转动，保持翼片3处于水平位置下扑，当转臂2转至主轴1正下方处于竖直位置即处于6点钟位置时翼片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，主轴1在主动力的驱动下继续顺时针转动，带动转臂2继续顺时针向左上方转动，同时在伺服控制驱动器的控制驱动下伺服电机7带动中心链轮4同主轴1同步转动，以确保翼片3在主轴1左侧从最低处运行到最高处的过程中始终保持与转臂2垂直。当转臂2转至主轴1正上方处于竖直位置即处于12点钟时，翼片3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。在伺服控制驱动器的控制下伺服电机7停止转动，主轴1在主动力的驱动下继续顺时钟转动，进入下一个工作周期。主轴1在主动力的驱动下连续顺时钟旋转带动转臂2旋转，且伺服电机7在伺服控制驱动器输出的与主轴1转速相匹配的脉冲电流的驱动下控制中心链轮4周期性停转，以实现连续下扑和上扬运动过程，主轴1转速越快产生的升力越大。

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始终保持与转臂垂直，阻力较小。

Claims (4)

1.一种带伺服电机的平板类扑翼升力装置，其特征在于：包括主轴（1）、转臂（2）、翼片（3）、中心链轮（4）、链条（5）、翼链轮（6）、伺服电机（7）、伺服控制驱动器和机架（8）；翼片（3）由平板（31）和翼轴（32）构成，翼轴（32）后端与平板（31）固连于平板（31）前端中部，平板（31）和翼轴（32）处于同一平面内，平板（31）是刚性的；主轴（1）通过轴承水平安装在机架（8）上，转臂（2）的一端与主轴（1）垂直固连于主轴（1）的中段，转臂（2）的另一端通过轴承与翼片（3）的翼轴（32）垂直相连于翼轴（32）的中段；翼轴（32）与主轴（1）平行；中心链轮的后端头（41）通过轴承与主轴（1）相连于主轴（1）的前端；伺服电机（7）安装在机架（8）上，伺服电机（8）的输出轴与中心链轮的前端头（42）固连；翼链轮（6）与翼轴（32）固连于翼轴（32）的前端，翼链轮（6）和中心链轮（4）通过链条（5）相连，中心链轮（4）与翼链轮（6）的传动比为1∶1；链条（5）运动平面与主轴（1）垂直；伺服控制驱动器与驱动主轴（1）的主动力源存在信号连接，确保翼片（3）上扬过程伺服电机（7）与主轴（1）同步转动，使翼片（3）在主轴（1）左侧从最低处运行到最高处的过程中始终保持与转臂（2）垂直；并确保翼片（3）下扑过程伺服电机（7）停转锁住中心链轮（4）不动，使翼片（3）在主轴（1）右侧从最高处运行到最低处的过程中始终保持水平状态；转臂（2）处于主轴（1）正上方竖直位置时翼片（3）水平布置。

2. 根据权利要求1所述的一种带伺服电机的平板类扑翼升力装置，其特征在于：为伺服控制驱动器和伺服电机（7）供电的是方便充电的锂电池。

3.根据权利要求1所述的一种带伺服电机的平板类扑翼升力装置，其特征在于：驱动主轴（1）转动的主动力源采用内燃机或电机。

4.根据权利要求1所述的一种带伺服电机的平板类扑翼升力装置，其特征在于：中心链轮（4）、链条（5）和翼链轮（6）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（5）和翼链轮（6）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。