CN107089314A - 一种新型仿生鱼尾推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型仿生鱼尾推进装置，包括减速器、输入轴、变速箱、输出轴、联轴器和摆动机构，所述变速箱的一侧通过输入轴与减速器连接，另一侧依次通过输出轴、联轴器与摆动机构连接，所述摆动机构由机架、偏心转轴、连接块和鱼尾组成。本发明提供的新型仿生鱼尾推进装置结构简单，设计合理，通过偏心转轴和连接块将水平方向的旋转运动转化为水平方向的往复摆动，进而带动鱼尾往复摆动，实现仿生鱼尾推进的功能，具有竖直方向尺寸小、纯滚动摩擦机构磨损小、偏心力可平衡、振幅小的优点。另外通过改变偏心转轴的偏心轮与转轴的夹角，可以调整鱼尾摆动的角度范围，操作方便。

Description

一种新型仿生鱼尾推进装置

技术领域

本发明涉及推进装置技术领域，具体涉及一种新型仿生鱼尾推进装置。

背景技术

鱼类在水中前进所消耗的能量很小，而且没有噪声，从能量及噪声角度考虑，鱼尾推进方式与目前船舶常用的螺旋浆推进方式相比具有很大的优越性。鱼类的推进方式分为喷射式、BCF推进式(尾鳍推动)、MPF推进方式(胸鳍或腹鳍推动)，其中BCF推进方式能够产生大推力并且可以高速游动。对于某些特殊用途的小型船舶、潜艇，采用仿生鱼尾推进的方式，不仅能够产生大推力，而且推进效率高、噪声低。

申请号为201610265214.0的中国发明专利公开了一种偏心轮传动的仿生鱼尾结构，其动力源为垂直方向施加旋转运动，会增加整个机构的垂直方向尺寸，而且该仿生机构的偏心轮与鱼尾的身体部分为滑动摩擦，磨损较为严重，其结构偏心轮的占据整个机构的大部分，偏心力会导致仿生小鱼受力不合理，而且平衡难度大，振幅较大。因此有必要设计一种竖直方向尺寸小、磨损小、偏心力可平衡、振幅小的仿生鱼尾推进装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种新型仿生鱼尾推进装置。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种新型仿生鱼尾推进装置，包括减速器、输入轴、变速箱、输出轴、联轴器和摆动机构，所述变速箱的一侧通过输入轴与减速器连接，另一侧依次通过输出轴、联轴器与摆动机构连接，所述摆动机构由机架、偏心转轴、连接块和鱼尾组成，通过偏心转轴及连接块将水平方向的旋转运动转化为水平方向的往复摆动；

所述机架呈U型结构，其中部位置设有右侧轴承孔，两端部处分别设有下侧轴承孔和上侧轴承孔；

所述偏心转轴包括转轴和偏心轮，所述转轴和偏心轮均为圆柱状结构，所述转轴转动限制于机架的右侧轴承孔内，所述偏心轮固定连接于转轴尾端，两者轴线相交；

所述连接块呈C型结构，其中部位置设有右侧轴承孔，两端部处分别设有后侧轴承孔和前侧轴承孔；

所述鱼尾包括后半仿形部、前半竖直轴和前半水平轴，所述鱼尾的后半仿形部为鱼尾鳍状，固定连接于前半竖直轴和前半水平轴的后侧，所述鱼尾的前半竖直轴和前半水平轴垂直相交设置，且所述前半竖直轴的两端分别转动限制于机架的下侧轴承孔和上侧轴承孔内，所述前半水平轴的两端分别与连接块的后侧轴承孔和前侧轴承孔固定连接，所述前半竖直轴、前半水平轴和偏心轮三者的轴线交于一点。

进一步地，所述变速箱包括齿轮a、齿轮b、齿轮同步器Ⅰ、齿轮c、齿轮d、齿轮f、齿轮g、齿轮同步器Ⅱ、齿轮h、齿轮i、齿轮j、齿轮k、齿轮同步器Ⅲ、齿轮l和齿轮m，所述齿轮a、齿轮c、齿轮f、齿轮同步器Ⅱ、齿轮h、齿轮j、齿轮l依次设置在输入轴上，所述齿轮b、齿轮同步器Ⅰ、齿轮d、齿轮g、齿轮i、齿轮k、齿轮同步器Ⅲ、齿轮m依次设置在输出轴上；所述齿轮a、齿轮b相啮合，所述齿轮c、齿轮d相啮合，所述齿轮f、齿轮g相啮合，所述齿轮h、齿轮i相啮合，所述齿轮j、齿轮k相啮合，所述齿轮l、齿轮m相啮合。

进一步地，所述变速箱具有5个前进挡和1个倒挡，所述齿轮同步器Ⅰ向左移动实现1档，向右移动实现2档，所述齿轮同步器Ⅱ向左移动实现3档，向右移动实现4档，所述齿轮同步器Ⅲ向左移动实现5档，向右移动实现倒挡。

进一步地，所述齿轮同步器Ⅰ、齿轮同步器Ⅱ及齿轮同步器Ⅲ位于输入轴或输出轴上的位置能够进行调节。

进一步地，所述机架的下侧轴承孔和上侧轴承孔同心设置，所述连接块的后侧轴承孔和前侧轴承孔同心设置。

进一步地，所述偏心转轴中转轴、偏心轮两者轴线夹角为10-30°。

进一步地，所述偏心转轴中转轴、偏心轮两者轴线夹角为15°。

本发明的有益效果是：

本发明提供的新型仿生鱼尾推进装置结构简单，设计合理，通过偏心转轴和连接块将水平方向的旋转运动转化为水平方向的往复摆动，进而带动鱼尾往复摆动，实现仿生鱼尾推进的功能，具有竖直方向尺寸小、纯滚动摩擦机构磨损小、偏心力可平衡、振幅小的优点。另外通过改变偏心转轴的偏心轮与转轴的夹角，可以调整鱼尾摆动的角度范围，操作方便。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明新型仿生鱼尾推进装置整体的结构示意图；

图2为本发明中变速箱的结构示意图；

图3为本发明中摆动机构整体的结构示意图；

图4为本发明摆动机构中机架的结构示意图；

图5为本发明摆动机构中偏心转轴的结构示意图；

图6为本发明摆动机构中连接块的结构示意图；

图7为本发明摆动机构中鱼尾的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7所示，本实施例为一种新型仿生鱼尾推进装置，包括减速器1、输入轴2、变速箱3、输出轴4、联轴器5和摆动机构6，变速箱3的一侧通过输入轴2与减速器1连接，另一侧依次通过输出轴4、联轴器5与摆动机构6连接。

变速箱3包括齿轮a301、齿轮b302、齿轮同步器Ⅰ303、齿轮c304、齿轮d305、齿轮f306、齿轮g307、齿轮同步器Ⅱ308、齿轮h309、齿轮i310、齿轮j311、齿轮k312、齿轮同步器Ⅲ313、齿轮l314和齿轮m315，所述齿轮a301、齿轮c304、齿轮f306、齿轮同步器Ⅱ308、齿轮h309、齿轮j311、齿轮l314依次设置在输入轴2上，所述齿轮b302、齿轮同步器Ⅰ303、齿轮d305、齿轮g307、齿轮i310、齿轮k312、齿轮同步器Ⅲ313、齿轮m315依次设置在输出轴4上；所述齿轮a301、齿轮b302相啮合，所述齿轮c304、齿轮d305相啮合，所述齿轮f306、齿轮g307相啮合，所述齿轮h309、齿轮i310相啮合，所述齿轮j311、齿轮k312相啮合，所述齿轮l314、齿轮m315相啮合。

变速箱3具有5个前进挡和1个倒挡，所述齿轮同步器Ⅰ303向左移动实现1档，向右移动实现2档，所述齿轮同步器Ⅱ308向左移动实现3档，向右移动实现4档，所述齿轮同步器Ⅲ313向左移动实现5档，向右移动实现倒挡。齿轮同步器Ⅰ303、齿轮同步器Ⅱ308及齿轮同步器Ⅲ313位于输入轴2或输出轴4上的位置能够进行调节，通过改变齿轮同步器的位置，进而实现慢速档与高速档之间的切换，达到速度调节控制。

摆动机构6由机架601、偏心转轴602、连接块603和鱼尾604组成，机架601呈U型结构，其中部位置设有右侧轴承孔605，两端部处分别设有下侧轴承孔606和上侧轴承孔607；偏心转轴602包括转轴608和偏心轮609，转轴608和偏心轮609均为圆柱状结构，转轴608转动限制于机架601的右侧轴承孔605内，偏心轮609固定连接于转轴608尾端，两者轴线相交；连接块603呈C型结构，其中部位置设有右侧轴承孔610，两端部处分别设有后侧轴承孔611和前侧轴承孔612；鱼尾604包括后半仿形部613、前半竖直轴614和前半水平轴615，鱼尾603的后半仿形部613为鱼尾鳍状，固定连接于前半竖直轴614和前半水平轴615的后侧，鱼尾603的前半竖直轴614和前半水平轴615垂直相交设置，且前半竖直轴614的两端分别转动限制于机架601的下侧轴承孔606和上侧轴承孔607内，前半水平轴615的两端分别与连接块603的后侧轴承孔611和前侧轴承孔612固定连接，前半竖直轴614、前半水平轴615和偏心轮609三者的轴线交于一点。

机架601的下侧轴承孔606和上侧轴承孔607同心设置，所述连接块603的后侧轴承孔611和前侧轴承孔612同心设置。偏心转轴602中转轴608、偏心轮609两者轴线夹角为15°。

本实施例的一个具体应用为：使用时将机架601与需要推动的装置相对固定，动力源由联轴器连接到偏心转轴602的转轴608上，通过偏心转轴602及连接块603将水平方向的旋转运动转化为水平方向的往复摆动。启动动力源便可以使鱼尾604左右摆动，提供连续动力，其摆角为[-15°，15°]，而且摆角可以随偏心轮609与转轴608的夹角改变摆动的角度范围，为了提高结构稳定性，偏心转轴602的偏心轮609与转轴608采用固定式结构，对此可以预先制备多个不同夹角的偏心转轴602来解决。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种新型仿生鱼尾推进装置，其特征在于：包括减速器、输入轴、变速箱、输出轴、联轴器和摆动机构，所述变速箱的一侧通过输入轴与减速器连接，另一侧依次通过输出轴、联轴器与摆动机构连接，所述摆动机构由机架、偏心转轴、连接块和鱼尾组成，通过偏心转轴及连接块将水平方向的旋转运动转化为水平方向的往复摆动；

所述机架呈U型结构，其中部位置设有右侧轴承孔，两端部处分别设有下侧轴承孔和上侧轴承孔；

所述偏心转轴包括转轴和偏心轮，所述转轴和偏心轮均为圆柱状结构，所述转轴转动限制于机架的右侧轴承孔内，所述偏心轮固定连接于转轴尾端，两者轴线相交；

所述连接块呈C型结构，其中部位置设有右侧轴承孔，两端部处分别设有后侧轴承孔和前侧轴承孔；

所述鱼尾包括后半仿形部、前半竖直轴和前半水平轴，所述鱼尾的后半仿形部为鱼尾鳍状，固定连接于前半竖直轴和前半水平轴的后侧，所述鱼尾的前半竖直轴和前半水平轴垂直相交设置，且所述前半竖直轴的两端分别转动限制于机架的下侧轴承孔和上侧轴承孔内，所述前半水平轴的两端分别与连接块的后侧轴承孔和前侧轴承孔固定连接，所述前半竖直轴、前半水平轴和偏心轮三者的轴线交于一点。

2.根据权利要求1所述的新型仿生鱼尾推进装置，其特征在于：所述变速箱包括齿轮a、齿轮b、齿轮同步器Ⅰ、齿轮c、齿轮d、齿轮f、齿轮g、齿轮同步器Ⅱ、齿轮h、齿轮i、齿轮j、齿轮k、齿轮同步器Ⅲ、齿轮l和齿轮m，所述齿轮a、齿轮c、齿轮f、齿轮同步器Ⅱ、齿轮h、齿轮j、齿轮l依次设置在输入轴上，所述齿轮b、齿轮同步器Ⅰ、齿轮d、齿轮g、齿轮i、齿轮k、齿轮同步器Ⅲ、齿轮m依次设置在输出轴上；所述齿轮a、齿轮b相啮合，所述齿轮c、齿轮d相啮合，所述齿轮f、齿轮g相啮合，所述齿轮h、齿轮i相啮合，所述齿轮j、齿轮k相啮合，所述齿轮l、齿轮m相啮合。

3.根据权利要求2所述的新型仿生鱼尾推进装置，其特征在于：所述变速箱具有5个前进挡和1个倒挡，所述齿轮同步器Ⅰ向左移动实现1档，向右移动实现2档，所述齿轮同步器Ⅱ向左移动实现3档，向右移动实现4档，所述齿轮同步器Ⅲ向左移动实现5档，向右移动实现倒挡。

4.根据权利要求2所述的新型仿生鱼尾推进装置，其特征在于：所述齿轮同步器Ⅰ、齿轮同步器Ⅱ及齿轮同步器Ⅲ位于输入轴或输出轴上的位置能够进行调节。

5.根据权利要求1所述的新型仿生鱼尾推进装置，其特征在于：所述机架的下侧轴承孔和上侧轴承孔同心设置，所述连接块的后侧轴承孔和前侧轴承孔同心设置。

6.根据权利要求1所述的新型仿生鱼尾推进装置，其特征在于：所述偏心转轴中转轴、偏心轮两者轴线夹角为10-30°。

7.根据权利要求6所述的新型仿生鱼尾推进装置，其特征在于：所述偏心转轴中转轴、偏心轮两者轴线夹角为15°。