专利名称：仿生扑翼模型通用动力装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种仿生扑翼模型用的动力装置，该动力装置形式可通用于高频扑翼和低频扑翼，尤指仿生扑翼的结构亦为产生动力的组成部分。
背景技术：
人类向往模仿鸟类的飞行始于古代，有记载的早在欧洲文艺复兴时期达·芬奇绘出了扑翼机概念设计草图。长期以来人们设计制作了各种形式的扑翼机，但结局都是未能离开地面而告终。莱特兄弟发明飞机应该说从鸟的扑翼飞行得到了很大的启示，他们聪明地把飞行系统分为相互关联的推进系统和升力系统，这是不同于鸟类的扑翼飞行。鸟在飞行过程中其翅膀的作用是产生升力和推进力，它的平面形状和剖面形状是相当复杂的，简单来说鸟的翅膀的羽毛分为飞行羽毛和外形羽毛，前者处于鸟翅膀上和尾巴上，后者覆盖在鸟体外部保持外形的流线。翅膀的内段主要产生升力；外段通过形变产生控制力和推进力。这就要求我们在设计仿生扑翼模型的扑翼时应满足上述的要求，但是也要求我们不应是单纯对鸟类的模仿，而应是抓住主要矛盾的仿生。扑翼飞行是一种非常复杂的运动，鸟类除了扑翼上下扑动外，还使扑翼作近似于圆弧的运动。经过申请人的研究和试飞可以以扑动为主结合扑翼在运动时的结构变形来满足扑翼飞行所需的升力和推进力，这就是我们本专利申请的技术背景。
发明内容
根据背景技术所述，本实用新型的目的在于提供一种用于仿生扑翼模型飞行的通用动力装置，可用于高频扑翼飞行和低频扑翼飞行。动力源是橡筋动力，由它驱使摇摆机构摆动，使扑翼上、下扑动，从而产生升力和推进力。结构简单，重量轻，装配工艺合理快速，使用调试维护修理简易。
为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的一种仿生扑翼模型通用动力装置，主要由机架(1)，主轴(2)，左摆臂(3)，右摆臂(4)，扑翼(5)和橡筋(6)组成，其中机架(1)，由平直的上缘(11)，平直的下缘(12)，曲线形的头部(13)，前立柱(14)，后立柱(15)和后橡筋钩(16)组成机架(1)的承力骨架；主轴(2)通过主轴前卡件(131)，主轴中卡件(132)和主轴后卡件(141)与机架(1)的头部(13)和前立柱(14)相连接；左摆臂(3)和右摆臂(4)通过摆臂轴支架(111)与机架(1)相连接；左摇臂(22)插入左摆臂(3)的滑槽(32)之中，扣上左摆臂扣(31)，右摇臂(23)插入右摆臂(4)的滑槽(42)之中，扣上右摆臂扣(41)；扑翼(5)通过扑翼连接件(51)与左摆臂(3)和右摆臂(4)相连接；橡筋(6)通过前橡筋钩(26)与主轴(2)连接，穿过机架(1)的环孔(152)经过后橡筋钩(16)与机架(1)相连接。
由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下优点和效果1、本实用新型通过扑翼的扑动协调地产生升力和推进力，从而实现了仿生扑翼模型的飞行。飞行实践证明飞行姿态良好，平稳，充分发挥了动力源的能量。
2、本实用新型由于采用仿生手段不但解决了升力和推进力的问题，同时由于恰当地采用了扑翼的平面形状和扑动的姿态也解决了扑翼模型的俯仰和横向稳定性问题。
3、本实用新型结构设计合理，有足够的强度和刚度，零件数量极少，重量又轻，采用了先进的模型装配工艺，易于装配，使用调整、维护修理简易。
图1A为本实用新型总体结构立体示意图图1B为图1A的立体分解图图2A为本实用新型机架总体结构立体示意图图2B为图2A的立体分解图图2C为图2A的侧视及其摆臂与摇臂的相关连接示意图图3A为本实用新型摆臂与摇臂机构原理示意图图3B为图3A机构摇把偏角与扑翼偏角函数关系曲线示意图图3C为摇把转动与扑翼扑动的分解动作示意图图4为本实用新型的另一实施例扑翼老模型立体示意图图5为本实用新型的再一实施例扑翼蜻蜓模型立体示意图图中1-机架，11-上缘，111-摆臂轴支架，12-下缘，13-头部，131-主轴前卡件，132-主轴中卡件，14-前立柱，141-主轴后卡件，15-后立柱，151-橡筋防摆环，152-环孔，16-后橡筋钩，2-主轴，21-摇把，211-摇把头卡，22-左摇臂，23-右摇臂，24-垫球，25-垫片，26-前橡筋钩，3-左摆臂，31-左摆臂扣，32-滑槽，4-右摆臂，41-右摆臂扣，42-滑槽，5-扑翼，51-扑翼连接件，52-前缘骨，53-柔性翼面，54-身骨，55-蝶须，56-限位动关节，α-摇把偏角，β-扑翼扑动偏角，L-摇臂臂长，ψ-摇臂间夹角
具体实施方式
由图1A，图1B，图2A，图2B，图2C示出，一种仿生扑翼模型通用动力装置，主要由机架1，主轴2，左摆臂3，右摆臂4，扑翼5和橡筋6组成，其中机架1，由平直的上缘11，平直的下缘12，曲线形的头部13，前立柱14，后立柱15和后橡筋钩16组成机架1的承力骨架；主轴2通过主轴前卡件131，主轴中卡件132和主轴后卡件141与机架1的头部13和前立柱14相连接；左摆臂3和右摆臂4通过摆臂轴支架111与机架1相连接；左摇臂22插入左摆臂3的滑槽32之中，扣上左摆臂扣31，右摇臂23插入右摆臂4的滑槽42之中，扣上右摆臂扣41；扑翼5通过扑翼连接件51与左摆臂3和右摆臂4相连接；橡筋6通过前橡筋钩26与主轴2连接，穿过机架1的环孔152经过后橡筋钩16与机架1相连接。
可见，由图示出的实为一仿生扑翼蝴蝶模型，其扑翼5，由前缘骨52，柔性翼面53，身骨54，蝶须55组成，其中，由前缘骨52和身骨54组成扑翼5的骨架，前缘骨52与身骨54在其端部连接，在骨架上覆以蝶形柔性翼面53，除骨架处具有一定刚性外余部呈柔性，柔性翼面53的尾部由身骨52支撑，这一部分比较多的起到俯仰稳定的作用，蝶须55除了有一定的装饰作用外，还可用来调节模型的重心。
可知，主轴2是一曲轴，在主轴2的轴体上制出相互间具有不同方向偏角的左摇臂22和右摇臂23，主轴2的尾端部设置有前橡筋钩26，前端部设置有摇把21，余者部分保持一条直线，以备与机架1连接而保持顺畅的转动，在前橡胶钩26之前套装垫球24和垫片25。
由图2C示出，机架1的侧视状况，通过详图A立体示出左摆臂3，右摆臂4与左摇臂22和右摇臂23的连接状况，左摆臂3与左摇臂22通过滑槽32相互连接，右摆臂4与右摇臂23通过滑槽42相互连接。
由图可知，改变左摇臂22和右摇臂23的长度L，可变更扑翼5的扑动频率，这可用于模仿不同飞行生物之用，其中，左、右摇臂22、23之间的夹角ψ的变更可变更扑翼5运动的最高、最低点的位置(即原始位置)。
又知，橡筋6穿过由橡筋防摆环151与后立柱15形成的环孔152，防止橡筋6工作时的可能摆动。对机架1的稍加改变，可用微型电动机和电池替换橡筋作为动力源。
由图3A，图3B，图3C示出，摆臂与摇臂的机构原理(左右对称，只画右部)，同时由图3B示出了扑翼偏角β°与摇把偏角α°的函数关系。
图3C示出摇把21处于零度时的原始位置，这时扑翼5处于最高点，随着摇把21偏角α°的增加(顺时针转动)而扑翼5扑动偏角β°在减小，α＞180°以后扑翼5向相反方向运动，由最低点回到最高点。扑翼5从最高点往下运动时是产生升力的主因，而从最低点往上的运动翼面几乎不产生升力。
图4示出本实用新型用于仿生扑翼老鹰模型的实施例，采取低频扑翼，柔性翅膀，前缘骨52上设置有扑翼5下偏时限位动关节56。
图5示出本实用新型用于仿生扑翼蜻蜓模型的实施例，采取高频扑翼，柔性翅膀，由于蜻蜓躯体瘦长，而将身骨54靠在一起。
权利要求1.一种仿生扑翼模型通用动力装置，主要由机架(1)，主轴(2)，左摆臂(3)，右摆臂(4)，扑翼(5)和橡筋(6)组成，其特征在于机架(1)，由平直的上缘(11)，平直的下缘(12)，曲线形的头部(13)，前立柱(14)，后立柱(15)和后橡筋钩(16)组成机架(1)的承力骨架；主轴(2)通过主轴前卡件(131)，主轴中卡件(132)和主轴后卡件(141)与机架(1)的头部(13)和前立柱(14)相连接；左摆臂(3)和右摆臂(4)通过摆臂轴支架(111)与机架(1)相连接；左摇臂(22)插入左摆臂(3)的滑槽(32)之中，并扣上左摆臂扣(31)，右摇臂(23)插入右摆臂(4)的滑槽(42)之中，并扣上右摆臂扣(41)；扑翼(5)通过扑翼连接件(51)与左摆臂(3)和右摆臂(4)相连接；橡筋(6)通过前橡筋钩(26)与主轴(2)连接，并穿过机架(1)的环孔(152)经过后橡筋钩(16)与机架(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的仿生扑翼模型通用动力装置，其特征在于扑翼(5)，由前缘骨(52)，柔性翼面(53)，身骨(54)，蝶须(55)组成，其中，由前缘骨(52)和身骨(54)组成扑翼(5)的骨架，前缘骨(52)与身骨(54)在其端部连接，在骨架上覆以仿生物飞行物翅膀外形的柔性翼面(53)，柔性翼面(53)的尾部由身骨(52)支撑。
3.根据权利要求1所述的仿生扑翼模型通用动力装置，其特征在于主轴(2)是一曲轴，在主轴(2)上制出相互间具有不同方向偏角的左摇臂(22)和右摇臂(23)，主轴(2)的尾端部设置有前橡筋钩(26)，前端部设置有摇把(21)，余者部分保持一条直线，在前橡胶钩(26)之前套装垫球(24)和垫片(25)。
4.根据权利要求1所述的仿生扑翼模型通用动力装置，其特征在于左摇臂(22)和右摇臂(23)的长度L的改变，可变更扑翼(5)的扑动频率。
5.根据权利要求1所述的仿生扑翼模型通用动力装置，其特征在于左摇臂(22)和右摇臂(23)之间夹角ψ的改变，可变更扑翼(5)运动的原始最高上偏位置和最低位置。
专利摘要一种仿生扑翼模型通用动力装置，主要由机架(1)，主轴(2)，左摆臂(3)，右摆臂(4)，扑翼(5)和橡筋(6)组成，其中，在机架(1)上装有主轴(2)，其上的左摇臂(22)和右摇臂(23)插入固定在机架(1)上的左摆臂(3)和右摆臂(4)的滑槽(32)，(42)之中，主轴(2)与橡筋(6)相连接作为动力源。左摆臂(3)和右摆臂(4)的摆动会驱使扑翼(5)产生扑动，从而产生升力和推进力使仿生扑翼模型在空中飞行。本实用新型结构设计合理，有足够的强度刚度，重量轻，零件少，装配工艺先进，使用维护修理简易，是集娱乐、科普教育的佳品。
文档编号A63H27/28GK2688344SQ20042004819
公开日2005年3月30日 申请日期2004年4月16日 优先权日2004年4月16日
发明者李晓阳 申请人:李晓阳