一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構制造技術

本發明專利技術公開了一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構，涉及微型拍動翼飛行器領域，包括機架，搖臂，拍動翼，拍動驅動機構，以及翻轉平均位置控制機構；機架整體成型，上方用于安裝由電機，齒輪減速機構和連桿機構構成的拍動驅動機構；機架下方固定安裝有舵機和齒輪d組成的翻轉平均位置控制機構；拍動驅動機構連接搖臂和拍動翼，用來控制搖臂的運動，從而帶動拍動翼上下拍動；拍動翼的輔梁連接翻轉平均位置控制機構；舵機輸出軸上自帶一個齒輪和齒輪d嚙合；且齒輪d同時固定連接輔梁；舵機轉動帶動齒輪d轉動，進而可以改變拍動翼的翻轉平均位置，實現對拍動翼機構的控制；能夠準確產生足夠的控制力和控制力矩。

Connecting rod mechanism of miniature controllable overturn average position

The invention discloses a micro average linkage controlled turning position, relates to the micro flapping wing aircraft, including frame, rocker arm, flapping wing flapping, driving mechanism, and the average turnover position control mechanism; the whole forming frame, is used by the electric machine installation, a gear mechanism and a link mechanism flapping driving mechanism the frame is fixed; below the steering gear and gear d flip average position control mechanism; flapping drive mechanism is connected with the rocker arm and the flapping wing, used to control the motion of the rocker, thereby driving the flapping wing flapping wing flapping; auxiliary beam connected flip average position control mechanism; with a gear and gear meshing gear output shaft d at the same time; and the D gear fixedly connected with the auxiliary beam steering gear; gear d rotates to drive the rotation, which can change the average bit flip flapping wing The control of flapping wing mechanism; the ability to accurately produce enough torque control force and control.

【技術實現步驟摘要】
一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構
本專利技術涉及微型拍動翼飛行器領域，具體來說，是一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構。
技術介紹
自二十世紀九十年代以來，隨著傳統飛行器設計技術的不斷成熟和微電子技術的大幅進步，微型飛行器被提出并快速發展。微型飛行器由于具有體積小、重量輕和機動性強等特征，在國家安全和國民經濟建設方面具有廣泛的應用前景，適用于復雜環境下的偵查、勘探和協助救援等工作。同時，隨著人們對自然生物飛行的不斷探索，仿生學設計被越來越多的應用于微型飛行器領域，開始出現模仿昆蟲飛行的拍動翼微型飛行器。現有拍動翼布局的機構設計，大多數采用四桿機構以實現電機旋轉運動轉化為拍動運動。四連桿機構制造簡單、較容易獲得較高的精度，也容易實現復雜的運動規律和軌跡設計；對于微小型撲翼布局設計，控制方式可以不采用舵面實現。
技術實現思路
本專利技術針對現有微型拍動翼的翼膜翻轉難以控制的問題，提出一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構，通過改變拍動翼的翻轉平均位置實現對拍動翼的控制。所述的微小型可控翻轉平均位置的連桿機構，包括機架，搖臂，拍動翼，拍動驅動機構，以及翻轉平均位置控制機構。機架整體成型，為左右對稱結構；中心線正上方設有一溝槽，用來約束拍動驅動機構中的連桿機構運動；中心線正下方設有一個較大的柱型空腔，用來安裝拍動驅動機構中的電機，溝槽左右分別對稱各預留兩個大小不一的柱型空腔，其中與溝槽相鄰的兩個較大柱型空腔用來安裝翻轉平均位置控制機構的舵機；較小的柱型空腔用來固定安裝搖臂；機架上同時還設有較小的柱形空腔，鉸接其余零件。拍動驅動機構包括電機，齒輪減速機構和連桿機構；齒輪減速機構包括齒輪a，齒輪b和齒輪c；電機配合連接在機架上，電機輸出軸上固定安裝齒輪c，齒輪c嚙合齒輪b，齒輪b嚙合齒輪a，齒輪a和齒輪b分別固定在機架上，電機帶動齒輪減速機構運動，齒輪減速機構帶動連桿機構運動，把電機輸出的高速轉動減速轉變為預定的規律。連桿機構包括：兩個對稱的連桿a，兩個對稱的連桿b和一個連桿c；連桿c一端通過安裝孔與齒輪a鉸接；另一端和機架上的溝槽相約束；每個連桿b上均預留有兩個安裝孔和一個條形溝槽；其中連桿b通過中間的一個安裝孔與機架鉸接固定；通過另一個頂端的安裝孔分別與一個連桿a相連；兩個條形溝槽與連桿c的安裝孔重疊在一起，中間貫通一鉚釘固定在機架上的溝槽。連桿a為月牙形，預留有兩個安裝孔，兩端內部有切削，連桿a一端通過安裝孔與連桿b相連；另一端作為拍動驅動機構的輸出端連接在搖臂中間。齒輪a轉動，帶動連桿c在溝槽內上下運動，同時帶動連桿b繞固定在機架上的位置帶動另一端轉動，從而帶動連桿a運動，進一步帶動搖臂拍動。搖臂共兩個，分別安裝于機架兩側；每個搖臂一端與機架鉸接，另一端與拍動翼固接，實現由搖臂帶動拍動翼運動；同時，搖臂中間與連桿a相連。拍動翼包括主梁、輔梁和翼膜，通過主梁與搖臂相連。翻轉平均位置控制機構包括兩個對稱的舵機和兩個對稱的齒輪d；舵機垂直安裝在機架下方，每個舵機輸出軸上自帶一個齒輪和齒輪d嚙合；且齒輪d的一端與拍動翼的輔梁固定連接；舵機帶動齒輪d轉動，進而可以改變拍動翼的翻轉平均位置，得到需要的控制力和控制力矩，實現對拍動翼機構的控制；初始狀態時，左右兩個拍動翼的初始攻角均為0度，拍動過程中以翼膜的初始位置為平均位置翻轉。當需要改變翼膜的翻轉平均位置來獲得控制力和控制力矩時，操縱者發給舵機無線電信號，給予舵機偏轉指令；舵機按偏轉指令輸出特定的角位移，帶動與舵機輸出軸上自帶齒輪相連的齒輪d轉動特定的角度；而拍動翼的輔梁偏心連接在齒輪d上；齒輪d轉動特定角度后，拍動翼翼膜的初始位置發生變化，從而得到需要的控制力和控制力矩。本專利技術的優點在于：1)、一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構，使用舵機和齒輪減速機構控制拍動翼的翻轉平均位置，是一種新穎的控制實現方式。2)、一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構，使用舵機和齒輪減速機構實現控制，能夠準確產生足夠的控制力和力矩。3)、一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構，結構設計簡潔，材料易得，易于加工。附圖說明圖1為本專利技術一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構的俯視圖；圖2為本專利技術一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構的正視圖；圖3為本專利技術一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構中機架的俯視圖；圖4為本專利技術一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構中機架的左視圖；圖5為本專利技術一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構中連桿c的結構示意圖；圖6為本專利技術一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構中連桿b的結構示意圖；圖7為本專利技術一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構中連桿a的結構示意圖；圖8為本專利技術一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構中搖臂的結構示意圖；圖9為本專利技術一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構中拍動翼的結構示意圖。1-拍動翼；2-搖臂；3-連桿a；4-連桿b；5-連桿c；6-齒輪a；7-齒輪b；8-機架；9-齒輪c；10-齒輪d；11-舵機；101-輔梁；102-主梁；103-翼膜；201-柱型空腔；202-安裝孔；203-預留孔；301-302-安裝孔；401-402-安裝孔；403-條形溝槽；501-502-安裝孔；801-802-安裝孔；803-溝槽；804-805-安裝孔；806-柱型空腔。具體實施例下面結合附圖對本專利技術的具體實施方法進行詳細說明。本專利技術一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構，通過改變拍動翼的翻轉平均位置實現對拍動翼布局的控制；以簡單的機構實現高效的拍動方式，能提供足夠的升力和控制力矩。所述的微小型可控翻轉平均位置的連桿機構，如圖1和圖2所示，包括拍動翼1，搖臂2，連桿a3，連桿b4，連桿c5，齒輪a6，齒輪b7，機架8，齒輪c9，齒輪d10以及舵機11；如圖3所示，機架8采用樹脂材料或者聚乳酸(pla)，通過3D打印整體成型；機架8上預留一系列安裝孔，方便與其他結構相連接。具體為：機架8為左右對稱結構，中心線正上方設有溝槽803，溝槽803每側預留兩個大小不一的安裝孔802和安裝孔801，溝槽803兩側的安裝孔802對稱安裝，安裝孔801也對稱安裝；溝槽803下方開有安裝孔804和柱型空腔806，同時，在柱型空腔806和安裝孔804中間的水平線上對稱開有兩個安裝孔805；機架8上安裝由電機，齒輪減速機構和連桿機構構成的拍動驅動機構；具體如圖4所示，柱形空腔806的內徑與電機直徑一致，電機配合安裝在機架的柱形空腔806上。電機輸出軸上固定安裝齒輪c9,齒輪c9嚙合齒輪b7，齒輪b7通過安裝孔805固定在機架上，齒輪b7嚙合齒輪a6，齒輪a6通過安裝孔804鉸接在機架8上，齒輪a6,齒輪b7和齒輪c9共同構成齒輪減速機構對電機的高速輸出轉動減速。連桿機構包括兩個對稱的連桿a3，兩個對稱的連桿b4以及連桿c5；如圖5所示，連桿c5兩端分別預留有安裝孔501和安裝孔502；通過安裝孔502與齒輪a6鉸接；通過安裝孔501和機架8上的溝槽803相約束；如圖6所示，每個連桿b4上均預留有安裝孔401，安裝孔402和條形溝槽403；連桿b4通過安裝孔402與機架8上的安裝孔802鉸接固定；對稱連桿b4上的兩個條形溝槽403與連桿c5上的安裝孔501重疊在一起，中間貫通一鉚釘固定在機架的溝槽本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構，其特征在于，包括機架，搖臂，拍動翼，拍動驅動機構，以及翻轉平均位置控制機構；機架整體成型，為左右對稱結構；中心線正上方設有一溝槽，用來約束拍動驅動機構中的連桿機構運動；中心線正下方設有一個較大的柱型空腔，用來安裝拍動驅動機構中的電機；拍動驅動機構包括電機，齒輪a，齒輪b，齒輪c；連桿a，連桿b和連桿c；具體安裝為：電機配合連接在機架上，電機輸出軸上固定安裝齒輪c，齒輪c嚙合齒輪b，齒輪b嚙合齒輪a，齒輪a和齒輪b分別固定在機架上，齒輪a，齒輪b，齒輪c共同構成齒輪減速機構；連桿機構包括：兩個對稱的連桿a，兩個對稱的連桿b和一個連桿c；連桿c一端與齒輪a鉸接；另一端和機架上的溝槽相約束；每個連桿b一端均預留一個條形溝槽；兩個對稱的條形溝槽與連桿c重疊在一起，中間貫通一鉚釘固定在機架上的溝槽；且每個連桿b與機架鉸接固定的同時分別另一端連接連桿a；連桿a另一端作為拍動驅動機構的輸出端連接在搖臂中間；搖臂共兩個，分別安裝于機架兩側；每個搖臂兩端分別與機架和拍動翼鉸接，實現由搖臂帶動拍動翼運動；拍動翼的主梁連接搖臂相，輔梁連接翻轉平均位置控制機構；翻轉平均位置控制機構包括兩個對稱的舵機和兩個對稱的齒輪d；舵機垂直安裝在機架下方，每個舵機輸出軸上自帶一個齒輪和齒輪d嚙合；且齒輪d的一端與拍動翼的輔梁固定連接；舵機轉動帶動齒輪d轉動，進而可以改變拍動翼的翻轉平均位置，得到需要的控制力和控制力矩，實現對拍動翼機構的控制。...

【技術特征摘要】
1.一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構，其特征在于，包括機架，搖臂，拍動翼，拍動驅動機構，以及翻轉平均位置控制機構；機架整體成型，為左右對稱結構；中心線正上方設有一溝槽，用來約束拍動驅動機構中的連桿機構運動；中心線正下方設有一個較大的柱型空腔，用來安裝拍動驅動機構中的電機；拍動驅動機構包括電機，齒輪a，齒輪b，齒輪c；連桿a，連桿b和連桿c；具體安裝為：電機配合連接在機架上，電機輸出軸上固定安裝齒輪c，齒輪c嚙合齒輪b，齒輪b嚙合齒輪a，齒輪a和齒輪b分別固定在機架上，齒輪a，齒輪b，齒輪c共同構成齒輪減速機構；連桿機構包括：兩個對稱的連桿a，兩個對稱的連桿b和一個連桿c；連桿c一端與齒輪a鉸接；另一端和機架上的溝槽相約束；每個連桿b一端均預留一個條形溝槽；兩個對稱的條形溝槽與連桿c重疊在一起，中間貫通一鉚釘固定在機架上的溝槽；且每個連桿b與機架鉸接固定的同時分別另一端連接連桿a；連桿a另一端作為拍動驅動機構的輸出端連接在搖臂中間；搖臂共兩個，分別安裝于機架兩側；每個搖臂兩端分別與機架和拍動翼鉸接，實現由搖臂帶動拍動翼運動；拍動翼的主梁連接搖臂相，輔梁連接翻轉平均位置控制機構；翻轉平均位置控制機構包括兩個對稱的舵機和兩個對稱的齒輪d；舵機垂直安裝在機架下方，每個舵機輸出軸上自帶一個齒輪和齒輪d嚙合；且齒輪d的一端與拍動翼的輔梁固定連接；舵機轉動帶動齒輪d轉動，進而可以改變拍動翼的翻轉平均位置，得到需要的控制力和控制力矩，實現對拍動翼機構的控制。2.如權利要求1所述的一種微小型可控翻轉平均位置的連桿機構，其特征在于，所述的機架采用樹脂材料或者聚乳酸，通過3D打印整體成型；溝槽左右分別對稱各預留兩個大小不一的柱型空腔，其中與溝槽相鄰的兩個較大柱型空腔用來安裝翻轉平均位置控制機構的舵機；較小的柱型空腔用來固定安裝搖臂；溝槽下方開有安裝孔和柱型空腔，安裝孔用來固定齒輪a；同時，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳江浩，陳祖永，張艷來，孫茂，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：北京,11