一种x形布局的扑翼飞行器
技术领域
1.本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种x形布局的扑翼飞行器。
背景技术：
2.扑翼飞行器是一种以模仿鸟类或昆虫飞行方式的飞行器，其通过模仿鸟类和昆虫上下扑动翅膀同时产生升力和推力的原理来完成空中飞行任务。相比于传统的固定翼和旋翼飞行器，扑翼飞行器具有结构简单、气动效率高、隐蔽性强、噪声低、机动灵活以及可远程遥控或自主飞行的特点，通过翅膀周期性的扑动即可产生气动推力和升力，集升力、悬停和推进功能于一体，使得其在军事和民用领域都拥有广阔的潜在应用前景。
3.扑翼飞行器驱动机构主要以直流电机的驱动机构为动力。扑翼飞行器驱动机构的工作原理是通过电机使传动机构的旋转运动转化为扑动运动，从而实现扑翼飞行器的飞行。扑翼飞行器的气动性能主要与扑动幅度和扑动频率有关，而扑翼的升力主要在下扑阶段产生，为保证扑翼飞行器具备良好的气动性能，目前主要采用单曲柄双摇杆机构、双曲柄双摇杆机构和曲柄滑块式机构作为扑翼飞行器的驱动机构。
4.但是，现有的扑翼飞行器由于机械机构的限制，扑动角度较小，且上下扑动行程的运动速度对称相等，这就使得下扑阶段产生的部分气动升力与上扑阶段产生的阻力抵消，导致扑翼飞行器的气动性能较低，飞行效率较低。
技术实现要素：
5.本实用新型主要解决现有的扑翼飞行器的气动性能较低，飞行效率较低等技术问题，提出一种x形布局的扑翼飞行器，以提升扑翼在扑动过程中产生的气动升力，提高飞行的气动效率。
6.本实用新型提供了一种x形布局的扑翼飞行器，包括：机架、扑翼驱动机构和四根扑翼翅膀；
7.所述扑翼驱动机构安装在机架上；
8.所述扑翼驱动机构，包括：电机、减速齿轮组、上层曲柄齿轮、下层曲柄齿轮、摇杆连杆和翅膀连杆；
9.所述电机的输出轴与减速齿轮组连接；
10.所述上层曲柄齿轮数量为两个，两个上层曲柄齿轮之间啮合；其中一个上层曲柄齿轮与减速齿轮组传动连接；
11.所述下层曲柄齿轮数量为两个，两个下层曲柄齿轮之间啮合；其中一个下层曲柄齿轮与减速齿轮组传动连接；
12.每个上层曲柄齿轮和下层曲柄齿轮上均铰接摇杆连杆，每根摇杆连杆与翅膀连杆铰接；每根翅膀连杆上连接扑翼翅膀；
13.所述上层曲柄齿轮和下层曲柄齿轮对应设置，同一侧的上层曲柄齿轮和下层曲柄齿轮的翅膀连杆呈x形。
14.优选的，所述减速齿轮组具有同轴的第一输出齿轮和第二输出齿轮；
15.所述第一输出齿轮与其中一个上层曲柄齿轮啮合；
16.所述第二输出齿轮与其中一个下层曲柄齿轮啮合。
17.优选的，每个上层曲柄齿轮和下层曲柄齿轮上均设置摇杆安装孔，所述摇杆安装孔上安装摇杆连杆。
18.优选的，所述扑翼翅膀采用聚酯薄膜和碳纤维杆件组合而成。
19.优选的，所述机架是采用碳纤维材料支撑的结构体。
20.本实用新型提供的一种x形布局的扑翼飞行器，设置两套双曲柄双摇杆机构，形成x形布局的扑翼飞行器，将四曲柄齿轮四连杆结构的急回特性应用于扑翼飞行器的扑翼驱动机构，通过增加一对翅翼增大了扑翼扑动速度，提升了扑翼在扑动过程中产生的气动升力，飞行的气动效率更大。在扑翼的扑动过程中，能够使扑翼在不影响传动效率的情况下增大扑翼的速度，从而增大翅翼表面的流体压力，使其获得更大的气动升力，提高飞行效率。具有高推进的飞行效率、稳定的飞行轨迹，悬停能力强，机动性强等特点。
21.本实用新型的x形布局扑翼飞行器，机构紧凑，传动效率高，采用了两套双曲柄双摇杆驱动机构，相比传统的驱动机构，可以实现高扑动幅度；可以在不影响传动效率的情况下增大扑翼扑动的速度，翅翼数的增加扩大了对扑翼气动性能的影响，提高了扑翼飞行器的气动升力和飞行效率。主要部件均由碳纤维材料或尼龙材料打印制作而成，质量较轻，控制方便，减少了样机质量和缩小了机身尺寸，可以实现扑动起飞的功能，提高了飞行效率；保证了扑翼飞行器整机的机构强度和稳定性，降低了扑翼飞行器整机的质量，提高了飞行效率。
附图说明
22.图1是本实用新型提供的x形布局的扑翼飞行器的结构示意图；
23.图2是本实用新型提供的x形布局的扑翼飞行器的俯视图；
24.图3是图1的部分放大图；
25.图4是本实用新型提供的扑翼驱动机构的结构示意图。
26.附图标记：1、机架；2、扑翼翅膀；3、减速齿轮组；4、上层曲柄齿轮；5、下层曲柄齿轮；6、摇杆连杆；7、翅膀连杆。
具体实施方式
27.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。
28.如图1-4所示，本实用新型实施例提供的x形布局的扑翼飞行器，包括：机架1、扑翼驱动机构和四根扑翼翅膀2。
29.所述扑翼驱动机构安装在机架1上。所述机架1是采用碳纤维材料支撑的结构体，高度为55mm，长度为125mm，机架1首部最小齿轮处为电机安装位。
30.所述扑翼驱动机构，包括：电机、减速齿轮组3、上层曲柄齿轮4、下层曲柄齿轮5、摇
杆连杆6和翅膀连杆7。
31.所述电机的输出轴与减速齿轮组3连接。电机2固定于机架1首部最小齿轮处。
32.所述上层曲柄齿轮4数量为两个，两个上层曲柄齿轮4之间啮合；其中一个上层曲柄齿轮4与减速齿轮组3传动连接。所述下层曲柄齿轮5数量为两个，两个下层曲柄齿轮5之间啮合；其中一个下层曲柄齿轮5与减速齿轮组3传动连接。具体的，所述减速齿轮组3具有同轴的第一输出齿轮和第二输出齿轮；所述第一输出齿轮与其中一个上层曲柄齿轮4啮合；所述第二输出齿轮与其中一个下层曲柄齿轮5啮合。
33.每个上层曲柄齿轮4和下层曲柄齿轮5上均铰接摇杆连杆6，具体的，每个上层曲柄齿轮4和下层曲柄齿轮5上均设置摇杆安装孔，所述摇杆安装孔上安装摇杆连杆6。每根摇杆连杆6与翅膀连杆7铰接；每根翅膀连杆7上连接扑翼翅膀2。所述上层曲柄齿轮4和下层曲柄齿轮5对应设置，同一侧的上层曲柄齿轮4和下层曲柄齿轮5的翅膀连杆7呈x形。
34.翅膀连杆7和扑翼翅膀2可以通过胶水连接，具体的，左翼上翅膀连杆和左侧上扑翼翅膀连接，左翼下翅膀连杆和左侧下扑翼翅膀连接，右翼上翅膀连杆10与右侧上扑翼翅膀连接，右翼下翅膀连杆与右侧下扑翼翅膀连接，驱动扑左侧扑翼翅膀和右侧扑翼翅膀完成扑动运动。所述扑翼翅膀2采用聚酯薄膜和碳纤维杆件组合而成，以确保本实用新型具备仿生鸟类的柔性翅膀特性，扑翼翅膀2的前缘、翅根和翅脉均与碳纤维杆粘连。
35.本实用新型具有四曲柄齿轮、四摇杆连杆6、四翅膀连杆7、四扑翼翅膀2，同侧的翅膀连杆7和扑翼翅膀2呈x形布置，本实用新型的扑翼飞行器整体也呈x形布局。
36.本实用新型具有四个曲柄齿轮，曲柄齿轮可转动安装在机架1上；电机输出动力到减速齿轮组3，减速齿轮组3传递到上层曲柄齿轮4和下层曲柄齿轮5。扑翼的扑动由上层曲柄齿轮4和下层曲柄齿轮5上的摇杆连杆6与翅膀连杆7铰接，来实现具备急回特性，行程系数为2，驱动翅膀连杆7作扑动运动，将下扑行程的扑动速度提高了2倍。
37.本实用新型x形布局的扑翼飞行器的具体工作原理：由电机驱动，电机输出动力给齿轮减速组3，减速齿轮组3内齿轮相互配合转动；减速齿轮组3的第一输出齿轮与其中一个上层曲柄齿轮4啮合，减速齿轮组3的第二输出齿轮与其中一个下层曲柄齿轮5啮合，从而完成三级减速，电机2采用无刷直流电机，减速比为30，可使扑翼机实现较大扑动频率区间的飞行，增加扑翼飞行器的灵活性。
38.上层曲柄齿轮4将旋转运动转化成上下往复运动传递给对应的摇杆连杆7，摇杆连杆7驱动与其铰接的翅膀连杆7做上下扑动运动，从而促使对应的扑翼翅膀2实现扑翼飞行器的扑动；同理，下层曲柄齿轮5将旋转运动转化成上下往复运动传递给对应的摇杆连杆6，摇杆连杆6驱动与其铰接的翅膀连杆7做130
°
扑动运动，从而促使对应的扑翼翅膀2实现扑翼飞行器的扑动，从而完成本实用新型x形扑翼飞行器的上下扑动运动。
39.本实用新型呈x形布局排列，并使用两套双曲柄双摇杆结构作为其的驱动机构，在不影响传动效率的情况下，x形布局的结构使两对扑翼翅膀2在上下扑动过程中拥有更大的加速度，进而获得更大的气动升力，提高飞行器飞行效率。以机架1为主体对扑翼驱动机构和四根扑翼翅膀2进行安装，将重心确保在机架1中轴线附近，减小飞行过程因重心不稳发生坠机的可能性，增加了飞行的稳定性。
40.本实用新型提供的一种x形布局的扑翼飞行器，设置两套双曲柄双摇杆机构，形成x形布局的扑翼飞行器，将四曲柄齿轮四连杆结构应用于两套翅翼上完成扑翼驱动。本实用
新型的扑翼飞行器能够像鸟类一样通过机翼主动运动产生升力和前行力，靠机翼拍打空气的反作用力及前行力，通过机翼及尾翼的位置改变进行机动飞行，扑翼飞行器动力系统和控制系统合为一体，其机械效率高于固定翼飞机。本实用新型结构较为简单和轻便，飞行效率相较于普通扑翼飞行器高，飞行轨迹稳定。
41.本实用新型的扑翼驱动机构中设置四曲柄齿轮四连杆结构，将四曲柄齿轮四连杆结构的急回特性应用于扑翼飞行器的扑翼驱动机构，通过增加一对翅翼增大了扑翼扑动速度，提升了扑翼在扑动过程中产生的气动升力，飞行的气动效率更大。在扑翼的扑动过程中，能够使扑翼在不影响传动效率的情况下增大扑翼的速度，从而增大翅翼表面的流体压力，使其获得更大的气动升力，提高飞行效率。具有高推进的飞行效率、稳定的飞行轨迹，悬停能力强，机动性强等特点。
42.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。