行星曲柄傳動機構(gòu)和使用該機構(gòu)的撲翼機構(gòu)和撲翼的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種行星曲柄傳動機構(gòu)和使用該機構(gòu)的撲翼機構(gòu)和撲翼機，該行星曲柄傳動機構(gòu)包括：曲柄軸，由外界的動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)并且其轉(zhuǎn)動軸心是固定的，包括第一偏心軸頸，還包括：第一偏心塊，可旋轉(zhuǎn)地套設(shè)在第一偏心軸頸上，第一偏心塊的偏心距與第一偏心軸頸的偏心距相同；以及第一行星齒輪機構(gòu)，包括內(nèi)齒圈和與內(nèi)齒圈嚙合的行星齒輪，其中，行星齒輪與第一偏心塊同步轉(zhuǎn)動地連接，內(nèi)齒圈的中心軸線與曲柄軸的轉(zhuǎn)動軸心同軸設(shè)置，其中，第一偏心塊在曲柄軸轉(zhuǎn)動時整體作直線簡諧運動。根據(jù)本發(fā)明的撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)，當(dāng)曲柄軸轉(zhuǎn)動時，第一偏心塊整體作簡諧的往復(fù)直線運動，進而能夠減少了撲翼機高頻振動。
【專利說明】行星曲柄傳動機構(gòu)和使用該機構(gòu)的撲翼機構(gòu)和撲翼機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及行星曲柄傳動機構(gòu)和使用該機構(gòu)的撲翼機構(gòu)和撲翼機。
【背景技術(shù)】
[0002]在國際航空領(lǐng)域，近年撲翼機研究很活躍，撲翼機研究出了很多成果，隨著電子計算機、新型復(fù)合材料、控制技術(shù)等高科技領(lǐng)域的迅速發(fā)展，研制撲翼機也有了新的基礎(chǔ)，今后會有許多技術(shù)突破，使人類乘上可控制的“機器鳥”更安全、更敏捷、更節(jié)能地飛翔，不必依賴能耗高的螺旋槳和噴氣動力。
[0003]對于撲翼機來說，帶動機翼進行撲扇的撲翼機構(gòu)是其核心部件之一。目前，普通的曲柄連桿搖臂撲翼機構(gòu)的連桿和搖臂可以有多個，但曲柄只有一個，而且該曲柄轉(zhuǎn)動軸心是固定的，這種連桿和搖臂運動的高頻分量很豐富，引起撲翼機的高頻振動和疲勞失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種行星曲柄傳動機構(gòu)和使用該機構(gòu)的撲翼機構(gòu)和撲翼機，以減少撲翼機的聞頻振動。
[0005]為此，本發(fā)明一方面提供了一種用于撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)，包括:曲柄軸，由外界的動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)并且其轉(zhuǎn)動軸心是固定的，包括第一偏心軸頸，還包括:第一偏心塊，可旋轉(zhuǎn)地套設(shè)在第一偏心軸頸上，第一偏心塊的偏心距與第一偏心軸頸的偏心距相同；以及第一行星齒輪機構(gòu)，包括內(nèi)齒圈和與內(nèi)齒圈嚙合的行星齒輪，其中，行星齒輪與第一偏心塊同步轉(zhuǎn)動地連接，內(nèi)齒圈的中心軸線與曲柄軸的轉(zhuǎn)動軸心同軸設(shè)置，其中，第一偏心塊在曲柄軸轉(zhuǎn)動時作直線簡諧運動。
[0006]進一步地，上述第一行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈和行星齒輪的齒數(shù)比為2:1。
[0007]進一步地，上述行星曲柄傳動機構(gòu)還包括:第二偏心軸頸，設(shè)置在曲柄軸上，其中，第一偏心軸頸與第二偏心軸頸二者之間具有設(shè)定的相位差；第二偏心塊，可旋轉(zhuǎn)地套設(shè)在第二偏心軸頸上，第二偏心塊的偏心距與第二偏心軸頸的偏心距相同；以及第二行星齒輪機構(gòu)，與第一行星齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，其中，第二行星齒輪機構(gòu)的行星齒輪與第二偏心塊同步轉(zhuǎn)動地連接，其中，第二偏心塊在曲柄軸轉(zhuǎn)動時作直線簡諧運動。
[0008]進一步地，上述相位差為45?90。。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種撲翼機構(gòu)，包括:用于拉動機翼或者機翼搖臂的第一拉桿和根據(jù)上面所描述的用于撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)，其中，第一拉桿與第一偏心塊樞接。
[0010]進一步地，上述第一偏心塊呈圓形，拉桿設(shè)有套設(shè)在第一偏心塊外周的樞接孔，其中，第一偏心塊與樞接孔樞轉(zhuǎn)配合。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了 一種撲翼機構(gòu)，包括用于拉動機翼搖臂的第一拉桿、用于拉動機翼后沿的第二拉桿、以及根據(jù)上面所描述的用于撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)，其中，第一拉桿與第一偏心塊樞接，第二拉桿與第二偏心塊樞接。[0012]進一步地，上述第一拉桿包括對稱設(shè)置的左拉桿和右拉桿，其中，左拉桿的一端和右拉桿的一端分別與機翼搖臂鉸接，左拉桿的第二端和右拉桿的第二端分別與第一偏心塊樞接。
[0013]進一步地,上述第二拉桿包括橫架和與橫架鉸接的左拉桿和右拉桿,其中,左拉桿的第一端和右拉桿的第一端分別用于與機翼鉸接以形成平行四桿機構(gòu)，其中，橫架的中部與第二偏心塊樞接以作直線簡諧運動。
[0014]本發(fā)明還提供了一種撲翼機，包括機身、可擺動地設(shè)置在機身兩側(cè)的機翼、以及發(fā)動機，其特征在于，還包括根據(jù)上面所描述的撲翼機構(gòu)，其中，撲翼機構(gòu)的行星曲柄傳動機構(gòu)的曲柄軸與發(fā)動機驅(qū)動連接。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)，驅(qū)動機翼或機翼搖臂的拉桿與第一偏心塊樞接，當(dāng)曲柄軸轉(zhuǎn)動時，第一偏心塊既圍繞曲柄軸的轉(zhuǎn)動中心公轉(zhuǎn)，同時圍繞第一偏心軸頸自轉(zhuǎn)，如此，第一偏心塊可在某個方向上作直線往復(fù)運動，而在其正交方向上的位移互相抵消為零，整體作簡諧的往復(fù)直線運動，進而能夠減少了撲翼機高頻振動。
[0016]除了上面所描述的目的、特征、和優(yōu)點之外，本發(fā)明具有的其它目的、特征、和優(yōu)點，將結(jié)合附圖作進一步詳細的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]構(gòu)成本說明書的一部分、用于進一步理解本發(fā)明的附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。圖中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的撲翼機構(gòu)的工作示意圖；
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明的撲翼機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明的撲翼機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中去除了右側(cè)機翼；
[0021]圖4是根據(jù)本發(fā)明的撲翼機構(gòu)的行星曲柄傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明的撲翼機構(gòu)在引入橫向控制時的工作示意圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0024]圖1至圖4是根據(jù)本發(fā)明的撲翼機構(gòu)及行星曲柄傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1至圖4所不，撲翼機構(gòu)100包括:用于拉動機翼搖臂51的第一拉桿10、用于拉動機翼50后沿的第二拉桿20、以及用于驅(qū)動第一拉桿10和第二拉桿20的行星曲柄傳動機構(gòu)30，其中，第一拉桿10與行星曲柄傳動機構(gòu)30上的第一偏心塊31樞接，第二拉桿20與行星曲柄傳動機構(gòu)30上的第二偏心塊32樞接。
[0025]其中，第一拉桿10包括對稱設(shè)置的左拉桿11和右拉桿12，其中，左拉桿11的一端和右拉桿12的一端分別與機翼搖臂51鉸接，左拉桿11的第二端和右拉桿12的第二端分別與行星曲柄傳動機構(gòu)30的第一偏心塊31樞接。
[0026]其中，第二拉桿20包括橫架21和與橫架21鉸接的左拉桿22和右拉桿23及居中地設(shè)置在橫架21上的控制桿24，其中，左拉桿22和右拉桿23分別用于與機翼后沿鉸接以形成平行四桿機構(gòu)，其中，橫架21的中部與行星曲柄傳動機構(gòu)30的第二偏心塊樞32接以作直線簡諧運動。
[0027]對于剛性很強的人造機翼，在撲動鉸41附近需安裝擺動鉸42。
[0028]下面對驅(qū)動第一拉桿和第二拉桿的行星曲柄傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)進行描述。
[0029]結(jié)合參照圖1至圖4，行星曲柄傳動機構(gòu)30包括:曲柄軸33，由外界的動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)并且其轉(zhuǎn)動軸心是固定的，包括具有設(shè)定相位差的第一偏心軸頸331和第二偏心軸頸332 ;可旋轉(zhuǎn)地套設(shè)在第一偏心軸頸331上的第一偏心塊31 ;可旋轉(zhuǎn)地套設(shè)在第二偏心軸頸332上的第二偏心塊32 ;驅(qū)動第一偏心塊31作直線簡諧運動的第一行星齒輪機構(gòu)34 ；以及驅(qū)動第二偏心塊32作直線簡諧運動的第二行星齒輪機構(gòu)35。
[0030]其中，第一行星齒輪機構(gòu)34和第二行星齒輪機構(gòu)35的結(jié)構(gòu)相同，包括內(nèi)齒圈341和與內(nèi)齒圈嚙合的行星齒輪342，該行星齒輪342與第一偏心塊31 (第二偏心塊32)同步轉(zhuǎn)動地連接，內(nèi)齒圈的中心軸線與曲柄軸的轉(zhuǎn)動中心同軸，優(yōu)選地，內(nèi)齒圈與曲柄軸的支撐件36 (例如軸承)的外周直徑相同，進一步地，可與支撐件的外圓殼體一體成型。優(yōu)選地，內(nèi)齒圈和行星齒輪的齒數(shù)比為2:1。
[0031]其中，第一偏心塊的偏心距與第一偏心軸頸的偏心距相同，第二偏心塊的偏心距與第二偏心軸頸的偏心距相同。
[0032]優(yōu)選地，第一偏心軸頸和第二偏心軸頸二者之間具有相位差為45?90°。
[0033]采用上述結(jié)構(gòu)的行星曲柄傳動機構(gòu)，當(dāng)曲柄軸勻速轉(zhuǎn)動時第一偏心塊和第二偏心塊作直線簡諧運動，如此，左右機翼在第一拉桿的作用下作擺動，在第二拉桿的作用下同時改變攻角。
[0034]優(yōu)選地，第一偏心塊呈圓形，第一拉桿設(shè)有套設(shè)在第一偏心塊外周的樞接孔以與第一偏心塊樞轉(zhuǎn)配合；優(yōu)選地，第二偏心塊呈圓形，第二拉桿的橫架上設(shè)有套設(shè)在第二偏心塊外周的樞接孔，以與第二偏心塊樞轉(zhuǎn)配合。
[0035]本發(fā)明的撲翼機可采用上述撲翼機構(gòu)來構(gòu)建，其中，行星曲柄傳動機構(gòu)的曲柄軸與發(fā)動機驅(qū)動連接。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)，驅(qū)動機翼或機翼搖臂的拉桿與第一偏心塊樞接，當(dāng)曲柄軸轉(zhuǎn)動時，曲柄軸和第一偏心塊(第二偏心塊)按設(shè)定規(guī)律反向同步旋轉(zhuǎn)，在某個正交方向上的位移互相抵消為零，在另一個正交方向上的位移互相疊加，即第一偏心塊能夠在一個方向上整體作簡諧的往復(fù)直線運動，進而能夠減少了撲翼機高頻振動。
[0037]在本發(fā)明的行星曲柄傳動機構(gòu)中，利用第二拉桿實現(xiàn)了對機翼后沿的主動控制，將機翼后沿用連桿和簡諧的往復(fù)運動部件(第二偏心塊)相連，使機翼后沿在動力驅(qū)動下同步運動，機翼前沿和后沿運動有45?90°相位差，這就造成機翼前后傾斜角度的變化，即機翼攻角的變化。優(yōu)選地，相位差為90°。
[0038]在根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用行星曲柄傳動機構(gòu)的擺動撲翼機中，可改變左右機翼撲扇幅度以便引入橫向控制。如圖5所示，第一偏心塊作簡諧的往復(fù)直線運動由鉛垂方向改為右傾斜方向，如此右翼的撲扇幅度就增加，左翼的撲扇幅度就減少，反之亦反。第一偏心塊的直線運動方向是由曲柄軸和第一偏心塊的初始相位決定的，通過舵機改變固定內(nèi)齒圈的角向位置可改變了初始相位，即直線運動的方向。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，驅(qū)動機翼搖臂的左拉桿和右拉桿前后并列布置，如此，左拉桿和右拉桿可分別由一個第一偏心塊驅(qū)動，其中，每個第一偏心塊分別使用一個行星齒輪機構(gòu)驅(qū)動。如此，每個行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈可采用舵機單獨控制，如此能夠?qū)崿F(xiàn)撲翼機的滾轉(zhuǎn)。并且結(jié)合對第二行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈的角向位置的控制，可實現(xiàn)撲翼機的俯仰混控。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)，包括曲柄軸，由外界的動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)并且其轉(zhuǎn)動軸心是固定的，所述曲柄軸包括第一偏心軸頸，其特征在于，所述用于撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)還包括: 第一偏心塊，可旋轉(zhuǎn)地套設(shè)在所述第一偏心軸頸上，所述第一偏心塊的偏心距與所述第一偏心軸頸的偏心距相同；以及 第一行星齒輪機構(gòu)，包括內(nèi)齒圈和與所述內(nèi)齒圈嚙合的行星齒輪，其中，所述行星齒輪與所述第一偏心塊同步轉(zhuǎn)動地連接，所述內(nèi)齒圈的中心軸線與所述曲柄軸的轉(zhuǎn)動軸心同軸設(shè)置； 其中，所述第一偏心塊在所述曲柄軸轉(zhuǎn)動時作直線簡諧運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)，其特征在于，所述第一行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈和所述行星齒輪的齒數(shù)比為2:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)，其特征在于，還包括: 第二偏心軸頸，設(shè)置在所述曲柄軸上，其中，所述第一偏心軸頸與所述第二偏心軸頸二者之間具有設(shè)定的相位差； 第二偏心塊，可旋轉(zhuǎn)地套設(shè)在所述第二偏心軸頸上，所述第二偏心塊的偏心距與所述第二偏心軸頸的偏心距相同；以及 第二行星齒輪機構(gòu)，與所述第一行星齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，其中，所述第二行星齒輪機構(gòu)的行星齒輪與所述第二偏心塊同步轉(zhuǎn)動地連接， 其中，所述第二偏心塊在所述 曲柄軸轉(zhuǎn)動時作直線簡諧運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)，其特征在于，所述相位差為45~90。。
5.—種撲翼機構(gòu),包括:用于拉動機翼或者機翼搖臂的第一拉桿和根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)，其中，所述第一拉桿與所述第一偏心塊樞接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的撲翼機構(gòu)，其特征在于，所述第一偏心塊呈圓形，所述拉桿設(shè)有套設(shè)在所述第一偏心塊外周的樞接孔，其中，所述第一偏心塊與所述樞接孔樞轉(zhuǎn)配合。
7.—種撲翼機構(gòu),包括用于拉動機翼搖臂的第一拉桿、用于拉動機翼后沿的第二拉桿、以及根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于撲翼機的行星曲柄傳動機構(gòu)，其中，所述第一拉桿與所述第一偏心塊樞接，所述第二拉桿與所述第二偏心塊樞接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的撲翼機構(gòu)，其特征在于，所述第一拉桿包括對稱設(shè)置的左拉桿和右拉桿，其中，所述左拉桿的第一端和所述右拉桿的第一端分別與所述機翼搖臂鉸接，所述左拉桿的第二端和所述右拉桿的第二端分別與所述第一偏心塊樞接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的撲翼機構(gòu)，其特征在于，所述第二拉桿包括橫架和與所述橫架鉸接的左拉桿和右拉桿，其中，所述左拉桿和右拉桿分別用于與機翼鉸接以形成平行四桿機構(gòu)，其中，所述橫架的中部與所述第二偏心塊樞接以作直線簡諧運動。
10.一種撲翼機，包括機身、可擺動地設(shè)置在所述機身兩側(cè)的機翼、以及發(fā)動機，其特征在于，還包括根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項所述的撲翼機構(gòu)，其中，所述撲翼機構(gòu)的行星曲柄傳動機構(gòu)的曲柄軸與所述發(fā)動機驅(qū)動連接。
【文檔編號】B64C33/02GK103600842SQ201310607362
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】劉飛亭 申請人:中國南方航空工業(yè)(集團)有限公司