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原文传递凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置与轮式动翼方法

专利名称：	凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置与轮式动翼方法
摘要：	本发明涉及可动翼飞行器和飞行机器人领域，特别是一种用于无人机的凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置与轮式动翼方法。包括轮式动翼、传动机构、凸轮和旋转轴，轮式动翼固定连接在旋转轴上，传动机构连接轮式动翼和设置在飞行器上的凸轮，轮式动翼包括旋转框架，以及安装在旋转框架内的可转动的叶片，凸轮和传动机构用于控制叶片的转动和复位。本发明吸收了扑翼飞行和旋翼飞行的优点，又克服了两者的缺点，能解决目前小型和微型飞行器中存在的气动效率较低的瓶颈问题，具有待机行程阻力小、工作行程推力大且稳定、气动效率高、装置结构较简单、制造方便的特点，可广泛应用于低雷诺数飞行的各类小型飞行器和无人机中。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	苏州高博软件技术职业学院
发明人：	廖振强;邱明;倪丹艳;费金陵;张茂青;盛松梅;施云
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910656173.1
公开号：	CN110422329A
代理机构：	北京三聚阳光知识产权代理有限公司
代理人：	胡娇
分类号：	B64C39/00(2006.01);B;B64;B64C;B64C39
申请人地址：	215163 江苏省苏州市高新区科技城青山路5号
主权项：	1.凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置，其特征在于：包括轮式动翼、传动机构、凸轮(6)和旋转轴(7)，所述轮式动翼固定连接在所述旋转轴(7)上，所述传动机构连接所述轮式动翼和设置在飞行器上的所述凸轮(6)；所述轮式动翼包括旋转框架(1)，以及安装在所述旋转框架(1)内的可转动的叶片(2)，所述凸轮(6)和所述传动机构用于控制所述叶片(2)的转动和复位。 2.根据权利要求1所述的凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置，其特征在于：所述旋转框架(1)上设置有中心孔(101)和直梁(102)，所述直梁(102)的方向与所述中心孔(101)的轴线平行，所述直梁(102)上开有叶片安装孔(103)，所述叶片安装孔(103)的轴线与所述中心孔(101)的轴线正交；所述叶片(2)包括相对设置的叶片正面(201)、叶片反面(203)以及设置在所述叶片(2)上的叶片转轴(202)，所述叶片正面(201)与所述叶片反面(203)平行且都与所述叶片转轴(202)的轴线平行；所述叶片转轴(202)插装在所述叶片安装孔(103)内且可转动；所述旋转轴(7)连接所述中心孔(101)和设置在飞行器上的减速器(8)。 3.根据权利要求1或2所述的凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置，其特征在于：所述传动机构包括拉环(3)、推杆(4)和滚轮(5)；所述旋转框架(1)上设置有推杆孔(104)，所述推杆孔(104)的轴线与所述中心孔(101)的轴线平行；拉环(3)上设置有叶片转轴孔(301)和长圆孔(302)；推杆(4)上设置有推杆圆柱(401)、榫头圆柱(402)和滚轮安装孔(403)，所述榫头圆柱(402)的轴线和所述滚轮安装孔(403)的轴线都与所述推杆圆柱(401)的轴线正交，所述叶片转轴(202)插装固定在叶片转轴孔(301)内；滚轮(5)上设置有同轴的滚轮圆柱(501)和滚轮安装轴(502)；凸轮(6)上设置有凸轮圆柱面(601)，所述凸轮圆柱面(601)与所述旋转轴(7)同轴，所述凸轮圆柱面(601)上设置有绕所述凸轮圆柱面(601)一周的连通的凸轮曲线槽(602)；所述推杆圆柱(401)插装在所述推杆孔(104)内且满足滑动配合，所述榫头圆柱(402)插装在所述长圆孔(302)内且可滑动，所述滚轮安装轴(502)插装固定在所述滚轮安装孔(403)内，所述滚轮圆柱(501)插装在凸轮曲线槽(602)内且可滑动。 4.根据权利要求3所述的凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置，其特征在于：所述凸轮曲线槽(602)由工作工况直槽(603)、待机工况直槽(604)、第一螺旋槽(605)和第二螺旋槽(606)组成，所述工作工况直槽(603)的一端与所述待机工况直槽(604)的一端通过所述第一螺旋槽(605)连通，所述工作工况直槽(603)的另一端与所述待机工况直槽(604)的另一端通过所述第二螺旋槽(606)连通。 5.根据权利要求4所述的凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置，其特征在于：所述工作工况直槽(603)的两侧面为平面且都与所述凸轮圆柱面(601)的轴线垂直，所述工作工况直槽(603)的两侧面之间的距离与所述滚轮圆柱(501)的直径相等，所述待机工况直槽(604)的两侧面为平面且都与所述凸轮圆柱面(601)的轴线垂直，所述待机工况直槽(604)的两侧面之间的距离与所述滚轮圆柱(501)的直径相等，所述第一螺旋槽(605)的两侧面和所述第二螺旋槽(606)的两侧面均为螺旋曲面。 6.根据权利要求2所述的凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置，其特征在于：还包括设置在所述飞行器上的电动机(9)，所述电动机(9)的输出轴安装在所述减速器(8)输入孔内。 7.根据权利要求2所述的凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置，其特征在于：所述旋转框架(1)上还包括用于加强所述旋转框架(1)的强度的外加强曲梁(105)和内加强曲梁(106)中的至少一种。 8.根据权利要求7所述的凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置，其特征在于：所述直梁(102)、所述外加强曲梁(105)和所述内加强曲梁(106)均为空心结构；和/或，所述直梁(102)、所述外加强曲梁(105)和所述内加强曲梁(106)为工程塑料材质；和/或，所述直梁(102)、所述外加强曲梁(105)和所述内加强曲梁(106)为碳素纤维材质。 9.根据权利要求3所述的凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置，其特征在于：所述直梁(102)和所述推杆孔(104)都在所述中心孔(101)周向均匀分布，所述直梁(102)的数量大于1个，所述推杆孔(104)的数量与所述直梁(102)的数量相同；所述叶片安装孔(103)在所述直梁(102)上直线均匀分布，每个所述直梁(102)上的所述叶片安装孔(103)的数量大于1个。 10.凸轮控制叶片转动的轮式动翼装置的轮式动翼方法，其特征在于，包括轮式动翼、传动机构、凸轮(6)和旋转轴(7)，所述轮式动翼固定连接在所述旋转轴(7)上，所述传动机构连接所述轮式动翼和设置在飞行器上的所述凸轮(6)；所述轮式动翼包括旋转框架(1)，以及安装在所述旋转框架(1)内的可转动的叶片(2)，所述凸轮(6)和所述传动机构用于控制所述叶片(2)的转动和复位；所述旋转框架(1)上设置有中心孔(101)和直梁(102)，所述直梁(102)的方向与所述中心孔(101)的轴线平行，所述直梁(102)上开有叶片安装孔(103)，所述叶片安装孔(103)的轴线与所述中心孔(101)的轴线正交；所述叶片(2)包括相对设置的叶片正面(201)、叶片反面(203)以及设置在所述叶片(2)上的叶片转轴(202)，所述叶片正面(201)与所述叶片反面(203)平行且都与所述叶片转轴(202)的轴线平行；所述叶片转轴(202)插装在所述叶片安装孔(103)内且可转动；所述旋转轴(7)连接所述中心孔(101)和设置在飞行器上的减速器(8)；所述传动机构包括拉环(3)、推杆(4)和滚轮(5)；所述旋转框架(1)上设置有推杆孔(104)，所述推杆孔(104)的轴线与所述中心孔(101)的轴线平行；拉环(3)上设置有叶片转轴孔(301)和长圆孔(302)；推杆(4)上设置有推杆圆柱(401)、榫头圆柱(402)和滚轮安装孔(403)，所述榫头圆柱(402)的轴线和所述滚轮安装孔(403)的轴线都与所述推杆圆柱(401)的轴线正交，所述叶片转轴(202)插装固定在叶片转轴孔(301)内；滚轮(5)上设置有同轴的滚轮圆柱(501)和滚轮安装轴(502)；凸轮(6)上设置有凸轮圆柱面(601)，所述凸轮圆柱面(601)与所述旋转轴(7)同轴，所述凸轮圆柱面(601)上设置有绕所述凸轮圆柱面(601)一周的连通的凸轮曲线槽(602)；所述推杆圆柱(401)插装在所述推杆孔(104)内且满足滑动配合，所述榫头圆柱(402)插装在所述长圆孔(302)内且可滑动，所述滚轮安装轴(502)插装固定在所述滚轮安装孔(403)内，所述滚轮圆柱(501)插装在凸轮曲线槽(602)内且可滑动；所述凸轮曲线槽(602)由工作工况直槽(603)、待机工况直槽(604)、第一螺旋槽(605)和第二螺旋槽(606)组成，所述工作工况直槽(603)的一端与所述待机工况直槽(604)的一端通过所述第一螺旋槽(605)连通，所述工作工况直槽(603)的另一端与所述待机工况直槽(604)的另一端通过所述第二螺旋槽(606)连通；还包括设置在所述飞行器上的电动机(9)，所述电动机(9)的输出轴安装在所述减速器(8)输入孔内；包括以下步骤：设置在所述飞行器中的所述电动机(9)可正向旋转也可反向旋转；当所述电动机(9)正向旋转时，经过所述飞行器中的所述减速器(8)减速后带动所述旋转轴(7)连续转动，同时带动所述旋转框架(1)和连接在所述旋转框架(1)上的所述传动机构中的所述叶片(2)、所述拉环(3)、所述推杆(4)和所述滚轮(5)连续转动；当所述滚轮(5)在所述飞行器上的所述凸轮(6)中的所述待机工况直槽(604)内滑动时，所述推杆(4)与所述旋转轴(7)保持同步旋转，在所述旋转轴(7)轴线方向不能运动，所述叶片(2)上的所述叶片正面(201)与旋转方向平行，即与相对气流方向平行，所述叶片(2)上受到的气体阻力最小，此时为待机工况；当所述滚轮(5)转动到所述凸轮(6)中所述第二螺旋槽(606)内时，所述推杆(4)在与所述旋转轴(7)同步旋转的同时相对于所述旋转轴(7)轴线方向开始正向移动，所述榫头圆柱(402)的轴向运动使得所述拉环(3)发生正向转动，从而带动所述叶片转轴(202)正向转动；当所述滚轮(5)转动到所述凸轮(6)中所述工作工况直槽(603)内时，所述推杆(4)相对于所述旋转轴(7)轴线方向不再运动，所述叶片转轴(202)刚好正向转动九十度，所述叶片正面(201)与气流方向垂直，气流直接作用在所述叶片正面(201)上使所述叶片(2)获得最大的气体推动力，气流作用在所述叶片正面(201)上的正压力可分解为升力和推力，此时为工作工况；当所述滚轮(5)转动到所述述凸轮(6)中所述第一螺旋槽(605)内时，所述推杆(4)在与所述旋转轴(7)同步旋转的同时相对于所述旋转轴(7)轴线方向开始反向移动，所述榫头圆柱(402)使所述拉环(3)发生反向转动，从而带动所述叶片转轴(202)反向转动；当所述滚轮(5)转动到所述凸轮(6)中的所述待机工况直槽(604)内时，所述叶片转轴(202)反向转动九十度，所述叶片正面(201)又回到与气流方向平行，即待机状态当所述电动机(9)反向旋转时，所述叶片(2)的运动过程与所述电动机(9)正向旋转时的过程相反，叶片反面(203)为气流作用面，轮式动翼装置产生气流反推力与所述电动机(9)正向旋转时反向。
所属类别：	发明专利