[发明专利]基于外啮合行星齿轮减速器的齿轮齿条副扑翼驱动机构

说明书

本发明提供一种基于外啮合行星齿轮减速器的齿轮齿条副扑翼驱动机构，包括机架、电机、平行齿轮减速器、外啮合行星齿轮减速器、盖板和齿轮齿条副连杆摇臂机构，其中，电机安装在机架上，驱动平行齿轮减速器，外啮合行星齿轮减速器通过曲柄轴孔和传动轴孔安装在由机架下半部分和盖板构成的内部空间，平行齿轮减速器通过传动轴驱动外啮合行星齿轮减速器，外啮合行星齿轮减速器通过曲柄连接齿轮齿条副连杆摇臂机构驱动扑翼。本发明中，利用外啮合行星齿轮减速器实现结构紧凑和大减速比，提高机构的输出扭矩，传动效率高且相对平稳，利用齿轮齿条副连杆摇臂机构保证了该机构扑翼运动绝对对称，大大提高了飞行器飞行可靠性。

技术领域

本发明涉及一种扑翼驱动机构，可应用于微型扑翼飞行器。

背景技术

比起固定翼飞行器，微型扑翼飞行器通过模仿鸟类运动使飞行变得更加灵活高效，再加上其体积小、重量轻，可广泛应用于多种军事和民用领域。由于扑翼飞行器主要通过机翼主动运动产生升力和前行力，如何合理设计扑翼驱动机构使得飞行气动效率和可靠性更高就成为了研究重点。

目前的扑翼驱动机构主要有以下几种：

中国专利授权公告号CN102267566A，名称为一种无级变速扑翼驱动机构的实用新型专利，公开了一种由摩擦轮组和齿轮组完成减速,并通过改变摩擦轮的接触位置改变减速比的无级变速扑动装置。该装置理论上扑动严格对称，可以实现扑翼-滑翔飞行模式。其不足之处是采用空间四连杆机构，机构尺寸过大，同时连杆受力也较为复杂，可靠性较低。

中国专利授权公告号CN102285453A，名称为一种无级调幅扑翼驱动机构的实用新型专利。该装置由两级行星齿轮机构和连杆摇臂机构等部件组成，通过改变两级行星齿轮机构的可动内齿圈与偏心立柱的位置关系改变偏心立柱的运动轨迹，从而改变摇臂的扑动幅度。其不足之处在于相对于外啮合齿轮来说，所使用的内齿圈不易加工，互相啮合的变位齿轮的负变位过大，会降低轮齿弯曲强度；变位齿轮正变位过大，容易齿顶变尖、齿顶强度降低，同时会降低齿轮重合度。同时结构尺寸也不够紧凑。

综合来看，现有的扑翼机构的主要问题在于尚未从设计层面完全兼顾传动高效和结构的紧凑性，难以保证飞行的稳定性和可靠性要求。

发明内容

本发明的目的是：为了提高飞行器扑翼驱动装置的传动效率，同时尽可能减小结构体积，并确保扑翼运动的对称性和飞行稳定性，提出一种基于外啮合行星齿轮减速器的齿轮齿条副扑翼驱动机构。利用外啮合行星齿轮减速器实现结构紧凑和大减速比，提高机构的输出扭矩，传动效率高且相对平稳。利用齿轮齿条副连杆摇臂机构保证了该机构扑翼运动绝对对称，大大提高了飞行器飞行可靠性。

为了克服现有技术飞行稳定性和可靠性不足的问题，本文提供了一种基于外啮合行星齿轮减速器的齿轮齿条副扑翼驱动机构，能够满足飞行可靠性，适于微型扑翼飞行器的应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括机架、电机、平行齿轮减速器、外啮合行星齿轮减速器、盖板和齿轮齿条副连杆摇臂机构，其特征在于：机架由上到下依次设有固定孔、摇臂轴孔、电机安装孔、限位块安装孔、盖板安装孔和传动轴孔，盖板中心设有曲柄轴孔，固定孔轴线垂直于其所在表面，除盖板安装孔外所有孔前后贯通，各孔轴线均平行，电机安装在机架上，驱动平行齿轮减速器，外啮合行星齿轮减速器通过曲柄轴孔和传动轴孔安装在由机架下半部分和盖板构成的内部空间，平行齿轮减速器通过传动轴驱动外啮合行星齿轮减速器，外啮合行星齿轮减速器通过曲柄连接齿轮齿条副连杆摇臂机构驱动扑翼。

所述机架整体左右对称，将面向机头方向视为前端，其中两个固定孔在机架最上方，两个摇臂轴孔左右对称，摇臂轴孔下方有三个电机安装孔呈三角布局排列，电机安装孔下方为两个左右对称的限位块安装孔，各孔对称排列，机架下半部分呈圆筒状，在圆筒状后端的面上设有同心的一个传动轴孔，以传动轴为中心，有六个盖板安装孔呈圆周分布状均匀排列在圆筒状的圆柱侧壁前端。