一种适用于微型四扑翼飞行器的传动机构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110525647A(43)申请公布日2019.12.03(21)申请号201910847303.X(22)申请日2019.09.09(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人张艳来余杰吴江浩程诚(51)Int.Cl.B64C33/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种适用于微型四扑翼飞行器的传动机构(57)摘要本发明公开了一种适用于微型四扑翼飞行器的传动机构，包括减速齿轮组、单曲柄-单摇杆机构以及中段连接结构，其中的减速齿轮组包括机身底座，一个主轴齿轮，两双层齿轮和两个大齿轮，单曲柄-单摇杆机构包括一个曲柄和一个摇杆；两套单曲柄-单摇杆机构与一个减速齿轮组构成微型四扑翼飞行器一侧的传动机构，两侧的传动机构通过中段连接结构连接在一起并沿飞行器垂直中轴线对称共同构成飞行器的总传动机构。本发明通过使用两个双层齿轮增加大齿轮距飞行器水平中轴线的距离，增大摇杆运动过程中曲柄与摇杆间的夹角，改善机构传力特性，同时避免摇杆运动至上拍最大位置时由于惯性作用甩离该位置造成机构卡顿问题。CN110525647ACN110525647A权利要求书1/1页1.一种适用于微型四扑翼飞行器的传动机构，其特征在于，包括减速齿轮组、单曲柄-单摇杆机构以及中段连接结构；所述减速齿轮组包括机身底座、一个主轴齿轮、两个双层齿轮和两个大齿轮，双层齿轮、大齿轮和摇杆均安装在机身底座上；主轴齿轮安装在电机输出轴上，主轴齿轮与一个双层齿轮下层齿啮合，同时该双层齿轮与另一双层齿轮下层齿互相啮合，构成减速齿轮组第一级减速，两个双层齿轮上层齿分别啮合两个大齿轮，构成减速齿轮组第二级减速；两个双层齿轮与两个大齿轮均沿飞行器水平中轴线对称；所述单曲柄-单摇杆机构包括一个曲柄和一个摇杆，曲柄一端与大齿轮上偏心孔铰接，另一端分别与摇杆内孔铰接；摇杆一端铰接在减速齿轮组机身底座上，另一端与扑翼前缘梁固连；两套单曲柄-单摇杆机构与一个减速齿轮组构成微型四扑翼飞行器一侧的传动机构，驱动一侧的一对翼往复拍动；所述中段连接结构将两侧的传动机构连接在一起形成沿飞行器垂直中轴线对称的微型四扑翼飞行器的总传动机构。2.如权利要求1所述的适用于微型四扑翼飞行器的传动机构，其特征在于，所述减速齿轮组相互啮合的双层齿轮与大齿轮轴连线与飞行器两电机连线，即水平中轴线，之间的夹角为40°-60°。3.如权利要求1所述的适用于微型四扑翼飞行器的传动机构，其特征在于，所述机身底座采用光敏树脂材料，通过3D打印整体成型加工；其上有两个摇杆安装孔、两个双层齿轮安装孔、两个大齿轮安装孔、一个电机安装孔、一个舵机臂安装孔和一个底座安装孔；除电机安装孔外所有结构沿水平中轴线左右对称。4.如权利要求1所述的适用于微型四扑翼飞行器的传动机构，其特征在于，所述曲柄采用光敏树脂材料，通过3D打印整体成型。5.如权利要求1所述的适用于微型四扑翼飞行器的传动机构，其特征在于，所述摇杆采用光敏树脂材料，通过3D打印整体成型，运动过程中其带动翼往复拍动，拍动幅度为90°。6.如权利要求1所述的中段连接结构采用光敏树脂材料，通过3D打印整体成型，其上存在两个机身底座定位孔用于安装微型四扑翼飞行器两侧传动机构。2CN110525647A说明书1/5页一种适用于微型四扑翼飞行器的传动机构技术领域[0001]本发明涉及微型飞行器领域，具体来说是一种适用于微型四扑翼飞行器的传动机构。背景技术[0002]自20世纪90年代中期以来，随着传统飞行器设计技术的不断提高和微电子技术的不断成熟，微型飞行器(Micro-air-vehicle，简称MAV)被提出并快速发展。微型飞行器具有体积小、重量轻、机动性高等特征，其在侦察、通讯、勘探、协助救援等军事、民用领域均有广泛应用前景。21世纪以后，随着人们对昆虫等生物飞行高升力机理和飞行原理认识的不断深入，仿生学设计被越来越多的应用于微型飞行器领域，扑翼布局的微型飞行器逐渐被提出并获得快速发展。[0003]模仿自然界中的蜂类及蝇类等生物，传统的微型扑翼飞行器通常包含两个扑翼，其通过传动机构同时驱动两个扑翼做周期性的往复拍动运动产生高升力平衡重力并产生控制所需的气动力矩实现机动飞行。传统的微型双扑翼飞行器升力产生和机动飞行都通过对仅有的两个翼运动的精确控制实现，此类飞行器大多存在升力低、控制方案复杂、控制舵效不足等问题。为解决以上问题，微型多扑翼飞行器的概念被提出，其中一类是微型四扑翼飞行器。微型四扑翼飞行器每两个扑翼为一对，两对扑翼位于水平面内前后布置，运动时两对扑翼由两套动力装置和传动机构进行独立拍动运动控制。飞行过程中，两对扑翼均能够独立地产生升力，气动面