CN108216619B - 一种飞行器的铰链连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行器的铰链连接装置，包括跑道状的臂接块、翅铰块、纵向板和压电双晶片，所述纵向板安装在臂接块的顶部和底部，所述臂接块和翅铰块内部均设置有内衬夹套，所述内衬夹套一端连接有硅胶填头，且所述硅胶填头位于臂接块和翅铰块相对面的内部，且所述硅胶填头的顶部和底部均为四分之一弧形，且和臂接块的右侧面，翅铰块的左侧面保持一致，所述压电双晶片横向穿过臂接块内部的内衬夹套进入翅铰块内部的内衬夹套中，所述翅铰块右端固定连接有球铰机构，通过使用球铰机构和压电效应的相结合，从而改变传统的直接铰接的方式，达到更有效的动力传递。

Description

一种飞行器的铰链连接装置

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体为一种飞行器的铰链连接装置。

背景技术

微型飞行器是目前国际航空领域的一个新的研究热点和方向。国内外研究者已经发展了各种类型的微型飞行器，按照目前研究发展情况，根据飞行方式可以将其划分为:固定翼微型飞行器、旋翼微型飞行器、扑翼微型飞行器，旋翼微型飞行器相比固定翼飞行器，最大的优点是可以垂直起降和悬停，比较适合于较复杂的环境中使用，但现有的旋翼飞行器都需要电机或油机驱动旋翼主动旋转，需要尾桨抵消旋翼对机体产生的扭力，导致结构复杂、质量大且气动效率低，扑翼微型飞行器是一种模仿鸟类或昆虫飞行的新型飞行器，与微型固定翼和旋翼飞行器相比，其主要特点是将举升、悬停和推进功能集于一体，而现有的扑型飞行器的铰接装置，大多采用直接铰接的形式，使得飞行器和翅膀的铰接连接处消耗了传动的动能，且增加了飞行器驱动装置的功耗。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种飞行器的铰链连接装置，本发明通过改变传统的飞行器翅膀铰接形式，使用压电双晶片作为主要的驱动连接结构，并通过纵向上的辅助铰接片，实现飞行器驱动装置和翅膀之间的高效传动铰接形式。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种飞行器的铰链连接装置，包括跑道状的臂接块、翅铰块、纵向板和压电双晶片，所述纵向板安装在臂接块的顶部和底部，所述臂接块和翅铰块内部均设置有内衬夹套，所述内衬夹套一端连接有硅胶填头，且所述硅胶填头位于臂接块和翅铰块相对面的内部，且所述硅胶填头的顶部和底部均为四分之一弧形，且和臂接块的右侧面，翅铰块的左侧面保持一致，所述压电双晶片横向穿过臂接块内部的内衬夹套进入翅铰块内部的内衬夹套中，所述翅铰块右端固定连接有球铰机构；

所述纵向板的右侧面顶部设置有卡槽，且所述卡槽上安装有盖板，且所述盖板通过四个边角的六角沉头螺钉固定在卡槽的顶部，且所述盖板的表面和纵向板的表面保持一致，所述盖板的底部设置有装配槽，所述卡槽中安装有纵向辅铰片，且所述纵向辅铰片的另一端通过压片固定在翅铰块的顶部和底部；

所述球铰机构包括圆片状的内铰柱，所述内铰柱的顶部表面设置有嵌合槽，所述嵌合槽的两端设置有缓冲垫片，且所述缓冲垫片底部通过弹簧连接有内槽座，所述内铰柱表面中间设置有安装孔。

作为本发明一种优选的技术方案，所述纵向辅铰片包括中铰段，所述中铰段的两端分别固定连接有刚性固定段，且所述刚性固定段分别安装在卡槽中和固定在压片底部，所述中铰段采用高弹性复合材料的柔性铰链片型结构。

作为本发明一种优选的技术方案，且所述刚性固定段从装配槽进入卡槽中，并通过六角沉头螺钉将刚性固定段和盖板固定在一起。

作为本发明一种优选的技术方案，所述压电双晶片位于内衬夹套部分为刚性固定段，且通过螺钉与臂接块、翅铰块连接在一起。

作为本发明一种优选的技术方案，所述内铰柱的底部表面同样设置有嵌合槽，且内铰柱顶部表面的嵌合槽和底部表面的嵌合槽设置方向相反，所述内槽座的安装位置也相反。

作为本发明一种优选的技术方案，所述安装孔纵向贯穿球铰机构，且通过活动螺栓活动连接内铰柱。

作为本发明一种优选的技术方案，所述压电双晶片采用压电陶瓷材料，且通过飞行器自身的电源电路提供电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过改变传统的飞行器翅膀铰接形式，使用压电双晶片作为主要的驱动连接结构，并通过纵向上的辅助铰接片，实现飞行器驱动装置和翅膀之间的传动铰接形式，压电双晶片能够在驱动装置运动时，给予辅助驱动，同时纵向辅铰片采用高弹性柔性铰接片的结构形式，能够在铰接的同时给予翅膀的连接臂足够的上下恢复力，从而使得驱动装置的动能传递更加高效，通过设置球铰机构，将翅膀通过连接螺栓安装在球铰机构中，翅膀的连接机构设置有和嵌合槽相配套的结构，且弧长小于嵌合槽，从而给予翅膀足够的转动自由度，同时飞行器的翅膀高速扑动时，翅膀的铰接点在嵌合槽中转动，通过缓冲垫片，抵消其转动时过盈的冲量，同时压缩的缓冲垫片将提供翅膀一定能的反向恢复力，从而保证翅膀铰接的传动性能。

附图说明

图1为本发明的整体主视结构示意图；

图2为本发明的臂接块左视结构示意图；

图3为本发明的纵向板结构示意图；

图4为本发明的内铰柱结构示意图。

图中：1-臂接块；2-翅铰块；3-纵向板；4-内衬夹套；5-压电双晶片；6-硅胶填头；7-纵向辅铰片；71-中铰段；72-刚性固定段；8-压片；9-卡槽；10-盖板；11-六角沉头螺钉；12-球铰机构；13-装配槽；121-内铰柱；122-嵌合槽；123-缓冲垫片；124-安装孔；125-内槽座。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「中」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向和位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

实施例：

如图1和图2所示，本发明提供了一种飞行器的铰链连接装置，包括跑道状的臂接块1、翅铰块2、纵向板3和压电双晶片5，所述纵向板3安装在臂接块1的顶部和底部，所述臂接块1和翅铰块2内部均设置有内衬夹套4，所述内衬夹套4一端连接有硅胶填头6，且所述硅胶填头6位于臂接块1和翅铰块2相对面的内部，且所述硅胶填头6的顶部和底部均为四分之一弧形，且和臂接块1的右侧面，翅铰块2的左侧面保持一致，所述压电双晶片5横向穿过臂接块1内部的内衬夹套4进入翅铰块2内部的内衬夹套4中，所述翅铰块2右端固定连接有球铰机构12，所述压电双晶片5位于内衬夹套4部分为刚性固定段，且通过螺钉与臂接块1、翅铰块2连接在一起，所述压电双晶片5采用压电陶瓷材料，且通过飞行器自身的电源电路提供电压；

如图3所示，所述纵向板3的右侧面顶部设置有卡槽9，且所述卡槽9上安装有盖板10，且所述盖板10通过四个边角的六角沉头螺钉11固定在卡槽9的顶部，且所述盖板10的表面和纵向板3的表面保持一致，所述盖板10的底部设置有装配槽13，所述卡槽9中安装有纵向辅铰片7，且所述纵向辅铰片7的另一端通过压片8固定在翅铰块2的顶部和底部，所述纵向辅铰片7包括中铰段71，所述中铰段71的两端分别固定连接有刚性固定段72，且所述刚性固定段72分别安装在卡槽9中和固定在压片8底部，所述中铰段71采用高弹性复合材料的柔性铰链片型结构，且所述刚性固定段72从装配槽13进入卡槽9中，并通过六角沉头螺钉11将刚性固定段72和盖板10固定在一起；

如图4所示，所述球铰机构12包括圆片状的内铰柱121，所述内铰柱121的顶部表面设置有嵌合槽122，所述嵌合槽122的两端设置有缓冲垫片123，且所述缓冲垫片123底部通过弹簧连接有内槽座125，所述内铰柱121表面中间设置有安装孔124；所述内铰柱121的底部表面同样设置有嵌合槽122，且内铰柱121顶部表面的嵌合槽122和底部表面的嵌合槽122设置方向相反，所述内槽座125的安装位置也相反；所述安装孔124纵向贯穿球铰机构12，且通过活动螺栓活动连接内铰柱121。

压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变，相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。

本发明的工作原理：在飞行器的机体和翅膀连接之间，通过臂接块固定在机体上，且在安装时和飞行器一体成型，通过翅铰块的球铰机构铰接翅膀，同时在臂接块和翅铰块的顶部和底部设置纵向辅铰片，使得连接处的铰接更加稳定，从而实现对飞行器的翅膀的铰接。

综上所述，本发明的主要特点在于：本发明通过改变传统的飞行器翅膀铰接形式，使用压电双晶片作为主要的驱动连接结构，并通过纵向上的辅助铰接片，实现飞行器驱动装置和翅膀之间的传动铰接形式，压电双晶片能够在驱动装置运动时，给予辅助驱动，同时纵向辅铰片采用高弹性柔性铰接片的结构形式，能够在铰接的同时给予翅膀的连接臂足够的上下恢复力，从而使得驱动装置的动能传递更加高效，通过设置球铰机构，将翅膀通过连接螺栓安装在球铰机构中，翅膀的连接机构设置有和嵌合槽相配套的结构，且弧长小于嵌合槽，从而给予翅膀足够的转动自由度，同时飞行器的翅膀高速扑动时，翅膀的铰接点在嵌合槽中转动，通过缓冲垫片，抵消其转动时过盈的冲量，同时压缩的缓冲垫片将提供翅膀一定能的反向恢复力，从而保证翅膀铰接的传动性能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种飞行器的铰链连接装置，其特征在于：包括跑道状的臂接块(1)、翅铰块(2)、纵向板(3)和压电双晶片(5)，所述纵向板(3)安装在臂接块(1)的顶部和底部，所述臂接块(1)和翅铰块(2)内部均设置有内衬夹套(4)，所述内衬夹套(4)一端连接有硅胶填头(6)，且所述硅胶填头(6)位于臂接块(1)和翅铰块(2)相对面的内部，且所述硅胶填头(6)的顶部和底部均为四分之一弧形，且和臂接块(1)的右侧面，翅铰块(2)的左侧面保持一致，所述压电双晶片(5)横向穿过臂接块(1)内部的内衬夹套(4)进入翅铰块(2)内部的内衬夹套(4)中，所述翅铰块(2)右端固定连接有球铰机构(12)；

所述纵向板(3)的右侧面顶部设置有卡槽(9)，且所述卡槽(9)上安装有盖板(10)，且所述盖板(10)通过四个边角的六角沉头螺钉(11)固定在卡槽(9)的顶部，且所述盖板(10)的表面和纵向板(3)的表面保持一致，所述盖板(10)的底部设置有装配槽(13)，所述卡槽(9)中安装有纵向辅铰片(7)，且所述纵向辅铰片(7)的另一端通过压片(8)固定在翅铰块(2)的顶部和底部；

所述球铰机构(12)包括圆片状的内铰柱(121)，所述内铰柱(121)的顶部表面设置有嵌合槽(122)，所述嵌合槽(122)的两端设置有缓冲垫片(123)，且所述缓冲垫片(123)底部通过弹簧连接有内槽座(125)，所述内铰柱(121)表面中间设置有安装孔(124)。

2.根据权利要求1所述的一种飞行器的铰链连接装置，其特征在于：所述纵向辅铰片(7)包括中铰段(71)，所述中铰段(71)的两端分别固定连接有刚性固定段(72)，且所述刚性固定段(72)分别安装在卡槽(9)中和固定在压片(8)底部，所述中铰段(71)采用高弹性复合材料的柔性铰链片型结构。

3.根据权利要求2所述的一种飞行器的铰链连接装置，其特征在于：且所述刚性固定段(72)从装配槽(13)进入卡槽(9)中，并通过六角沉头螺钉(11)将刚性固定段(72)和盖板(10)固定在一起。

4.根据权利要求1所述的一种飞行器的铰链连接装置，其特征在于：所述压电双晶片(5)位于内衬夹套(4)部分为刚性固定段，且通过螺钉与臂接块(1)、翅铰块(2)连接在一起。

5.根据权利要求1所述的一种飞行器的铰链连接装置，其特征在于：所述内铰柱(121)的底部表面同样设置有嵌合槽(122)，且内铰柱(121)顶部表面的嵌合槽(122)和底部表面的嵌合槽(122)设置方向相反，所述内槽座(125)的安装位置也相反。

6.根据权利要求1所述的一种飞行器的铰链连接装置，其特征在于：所述安装孔(124)纵向贯穿球铰机构(12)，且通过活动螺栓活动连接内铰柱(121)。

7.根据权利要求1所述的一种飞行器的铰链连接装置，其特征在于：所述压电双晶片(5)采用压电陶瓷材料，且通过飞行器自身的电源电路提供电压。

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