基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，目的在于模仿蝠鲼的胸鰭展向擺動(dòng)曲線以及弦向波動(dòng)運(yùn)動(dòng)，包括3根鰭條；其中前鰭條由防水舵機(jī)驅(qū)動(dòng)前鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)前鰭條尾桿擺動(dòng)。中間鰭條由同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪減速機(jī)構(gòu)、兩級(jí)中鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和中鰭條尾桿組成；由同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞至二級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，且由齒輪減速機(jī)構(gòu)將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞至一級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；使一級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與二級(jí)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)間形成轉(zhuǎn)速差。后鰭條為由舵機(jī)驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)的尾桿。上述各鰭條的尾桿之間及尾桿與機(jī)架之間由橡皮管連接。上述驅(qū)動(dòng)舵機(jī)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以緊湊的結(jié)構(gòu)形式仿蝠鲼胸鰭擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水下推進(jìn)。
【專利說(shuō)明】
基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種水下仿生胸鰭推進(jìn)裝置，屬于水下仿生推進(jìn)器技術(shù)領(lǐng)域，更特別地說(shuō)，是一種能夠模仿海洋中胸鰭擺動(dòng)推進(jìn)的蝠鲼胸鰭三維運(yùn)動(dòng)變形的多鰭條多關(guān)節(jié)仿生胸鰭驅(qū)動(dòng)骨架。
【背景技術(shù)】
[0002]自然界中的魚(yú)類推進(jìn)方式主要有兩種，身體/尾鰭推進(jìn)模式和中間鰭/對(duì)鰭推進(jìn)模式。水下仿生推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的機(jī)器魚(yú)也主要分為兩大類，類蝠鲼的胸鰭擺動(dòng)推進(jìn)模式屬于中間鰭/對(duì)鰭推進(jìn)模式，相對(duì)于身體/尾鰭推進(jìn)模式，中間鰭/對(duì)鰭推進(jìn)模式具有高機(jī)動(dòng)性、高穩(wěn)定性、高效率等特點(diǎn)，因此越來(lái)越多的科研工作者試圖通過(guò)仿生方式來(lái)挺高水下推進(jìn)器的性能，成為水下推進(jìn)器領(lǐng)域研究的新熱點(diǎn)。
[0003]目前所開(kāi)發(fā)的胸鰭平臺(tái)主要有柔性和剛性兩種，柔性胸鰭與自然界蝠鲼的胸鰭更為接近，推進(jìn)效果更佳。蝠鲼胸鰭擺動(dòng)時(shí)展向截面為多項(xiàng)式曲線，而擬合曲線的方法一般為柔性機(jī)構(gòu)、剛性機(jī)構(gòu)、特殊材料。其中特殊材料和柔性機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的推進(jìn)力較小，導(dǎo)致仿生水下推進(jìn)器速度低等問(wèn)題，剛性機(jī)構(gòu)存在鰭條局部變形大等問(wèn)題，導(dǎo)致仿生水下推進(jìn)器外觀不相似、推進(jìn)效率降低等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問(wèn)題，在擬合胸鰭變形多項(xiàng)式曲線的前提下，優(yōu)化胸鰭的變形效果，提高胸鰭外觀仿生相似度，本發(fā)明提出一種基于同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活，可裝備到水下潛器機(jī)體上。
[0005]本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，包括前鰭條、中鰭條與后鰭條，分別沿弦向等間隔設(shè)置。
[0006]所述中鰭條包括中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)、齒輪減速機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與中鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、中鰭條尾桿與轉(zhuǎn)接軸;其中，中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)的輸出軸與轉(zhuǎn)接軸同軸連接。中鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)包括由一級(jí)導(dǎo)桿與一級(jí)曲柄構(gòu)成的一級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、由二級(jí)導(dǎo)桿、二級(jí)曲柄構(gòu)成的二級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，以及中鰭條基座。其中，一級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，一級(jí)導(dǎo)桿末端與中鰭條基座前端連接，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。通過(guò)銷軸穿過(guò)沿一級(jí)導(dǎo)桿軸向設(shè)計(jì)的中鰭條滑孔A，銷軸的傳動(dòng)端穿過(guò)一級(jí)曲柄前端;連接端與二級(jí)曲柄末端相連，使一級(jí)曲柄、二級(jí)曲柄與一級(jí)導(dǎo)桿間形成移動(dòng)副。一級(jí)曲柄末端套在轉(zhuǎn)接軸上;二級(jí)導(dǎo)桿末端與一級(jí)導(dǎo)桿前端相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副;通過(guò)銷軸穿過(guò)沿二級(jí)導(dǎo)桿軸向設(shè)計(jì)的中鰭條滑孔B與二級(jí)曲柄前端間相連，使二級(jí)曲柄與二級(jí)導(dǎo)桿間形成移動(dòng)副;二級(jí)導(dǎo)桿前端與中鰭條尾桿末端固連。
[0007]所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端安裝在轉(zhuǎn)接軸上，輸出端安裝在一級(jí)曲柄前端處銷軸傳動(dòng)端部;將中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)傳遞至二級(jí)導(dǎo)桿。
[0008]所述齒輪減速機(jī)構(gòu)用于將中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)的轉(zhuǎn)速降低后輸出至一級(jí)曲柄305b，且使一級(jí)曲柄與二級(jí)曲柄在擺動(dòng)過(guò)程中形成轉(zhuǎn)速差。
[0009]通過(guò)合理控制各鰭條間的運(yùn)動(dòng)相位差，使本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，可實(shí)現(xiàn)由展向擺動(dòng)以及弦向波動(dòng)耦合而成的復(fù)雜三維運(yùn)動(dòng)。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0011]1、本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置采用防水舵機(jī)驅(qū)動(dòng)，能夠擬合胸鰭展向變形規(guī)律；
[0012]2、本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，能夠靈活應(yīng)用于仿生水下航行器中，根據(jù)航行器的尺寸以及任務(wù)需求，可以靈活選擇鰭條的數(shù)目以及展向長(zhǎng)度。
[0013]3、本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，在鰭條的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，鰭條運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)處無(wú)隆起，外形光滑，可以采用非透水整體澆筑蒙皮包覆。
[0014]4、本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，前鰭條與后鰭條采用不同關(guān)節(jié)數(shù)目及剛度的鰭條，使得航行器具備良好的倒游能力；
[0015]5、本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，相鄰鰭條通過(guò)橡皮管牽連，更好地?cái)M合胸鰭運(yùn)動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置的前鰭條結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0018]圖3為本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置的中鰭條結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0019]圖4為本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置的中鰭條上擺狀態(tài)示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置的中鰭條下擺狀態(tài)示意圖。
[0021]圖中:
[0022]1-前鰭條2-中鰭條3-后鰭條
[0023]4-胸鰭連接板5-連接桿101-前鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)
[0024]6-橡皮管102-前鰭條舵盤103-前鰭條尾桿
[0025]104-前鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 105-前鰭條舵機(jī)安裝座 104a_前鰭條曲柄
[0026]104b-前鰭條基座104c-前鰭條導(dǎo)桿104d_前鰭條銷軸A
[0027]104e_前鰭條銷軸B104f-前鰭條銷軸C104g-前鰭條滑孔
[0028]201-后鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)202-后鰭條舵盤203-后鰭條尾桿
[0029]301-鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)302-中鰭條舵盤303-齒輪減速機(jī)構(gòu)
[0030]304-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)305-中鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 306-中鰭條尾桿
[0031]307-轉(zhuǎn)接軸308-中鰭條舵機(jī)安裝座 303a_第一主動(dòng)齒輪
[0032]303b-第二主動(dòng)齒輪303c-第一從動(dòng)齒輪303d_第二從動(dòng)齒輪
[0033]303e_減速軸304a_主動(dòng)帶輪304b_從動(dòng)帶輪
[0034]304c-傳動(dòng)皮帶305a-—級(jí)導(dǎo)桿305b_—級(jí)曲柄
[0035]305c-二級(jí)導(dǎo)桿305d-二級(jí)曲柄305e_中鰭條基座
[0036]305f-中鰭條銷軸A305g-中鰭條銷軸B305h_中鰭條銷軸C
[0037]305i_中鰭條銷軸D305j_中鰭條滑孔A305k_中鰭條滑孔B
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0039]本發(fā)明仿生胸鰭鰭條裝置，包括前鰭條1、中鰭條2與后鰭條3，分別沿弦向等間隔設(shè)置，如圖1所示。
[0040]前鰭條包括前鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)101、前鰭條舵盤102與前鰭條尾桿103，以及一套由前鰭條曲柄104a、前鰭條基座104b、前鰭條導(dǎo)桿104c構(gòu)成的前鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)104，如圖2所示。其中，前鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)101通過(guò)前鰭條舵機(jī)安裝座105固定于胸鰭連接板4上。前鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)101輸出軸沿弦向設(shè)置，其上同軸套接有前鰭條舵盤102。前鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)104中，前鰭條基座104a末端固定安裝于胸鰭連接板4上；另一端沿軸向設(shè)計(jì)有兩個(gè)安裝孔，其中靠近前鰭條基座104a前端的安裝孔通過(guò)前鰭條銷軸A104d與前鰭條導(dǎo)桿104c末端連接，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；另一個(gè)安裝孔通過(guò)前鰭條銷軸B104e與前鰭條曲柄104d末端連接，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。前鰭條曲柄104d還通過(guò)螺栓固定于前鰭條舵盤102上。前鰭條導(dǎo)桿104c上，靠近前鰭條導(dǎo)桿104c前端開(kāi)有貫通前鰭條導(dǎo)桿104c左右兩側(cè)，且沿前鰭條導(dǎo)桿104c軸向設(shè)計(jì)的前鰭條滑孔104h。通過(guò)前鰭條銷軸C104f穿過(guò)前鰭條滑孔104g后，與前鰭條曲柄104d前端相連，使前鰭條曲柄104d與前鰭條導(dǎo)桿104c間形成移動(dòng)副。前鰭條導(dǎo)桿104c前端與前鰭條尾桿103末端固連。由此，通過(guò)前鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)101輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)前鰭條曲柄104d上下擺動(dòng)，此時(shí)前鰭條滑孔104h內(nèi)的前鰭條銷軸C104f會(huì)沿前鰭條滑孔104g移動(dòng)，同時(shí)還帶動(dòng)前鰭條導(dǎo)桿104c上下擺動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)前鰭條尾桿103上下擺動(dòng)。
[0041 ] 所述后鰭條2包括后鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)201、后鰭條舵盤202與后鰭條尾桿203，如圖1所示。其中，后鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)201通過(guò)舵機(jī)安裝座固定于胸鰭連接板4上。后鰭條尾桿203末端固定安裝在后鰭條舵盤20上。由此通過(guò)后鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)201輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)后鰭條尾桿203上下擺動(dòng)。
[0042]所述中鰭條3包括中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)301、中鰭條舵盤302、齒輪減速機(jī)構(gòu)303、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)304、中鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)305、中鰭條尾桿306與轉(zhuǎn)接軸307，如圖3所示。其中，中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)301通過(guò)中鰭條舵機(jī)安裝座308固定于胸鰭連接板4上。中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)301的輸出軸沿弦向設(shè)置，其上同軸固定安裝有中鰭條舵盤302。轉(zhuǎn)接軸307的連接端與中鰭條舵盤302同軸固連，轉(zhuǎn)接軸307用來(lái)安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)304與中鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)305。
[0043]上述中鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)305包括由一級(jí)導(dǎo)桿305a與一級(jí)曲柄305b構(gòu)成的一級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、由二級(jí)導(dǎo)桿305c、二級(jí)曲柄305d構(gòu)成的二級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，以及中鰭條基座305e。其中，中鰭條基座305e末端固定安裝于胸鰭連接板4上。一級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，一級(jí)導(dǎo)桿305a末端通過(guò)中鰭條銷軸A305f與中鰭條基座305e前端連接，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。一級(jí)導(dǎo)桿305a上，靠近一級(jí)導(dǎo)桿305a前端位置開(kāi)有貫通一級(jí)導(dǎo)桿305a左右兩側(cè)，且沿一級(jí)導(dǎo)桿305a軸向設(shè)計(jì)的中鰭條滑孔A305j;通過(guò)中鰭條銷軸B305g穿過(guò)中鰭條滑孔A305j，中鰭條銷軸B305g的傳動(dòng)端穿過(guò)一級(jí)曲柄305b前端，用來(lái)連接傳動(dòng)機(jī)構(gòu)304;連接端與二級(jí)曲柄305d末端相連，使一級(jí)曲柄305b、二級(jí)曲柄305d與一級(jí)導(dǎo)桿305a間形成移動(dòng)副。二級(jí)導(dǎo)桿305c末端通過(guò)中鰭條銷軸C305h與一級(jí)導(dǎo)桿305a前端相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。二級(jí)導(dǎo)桿305c上，靠近二級(jí)導(dǎo)桿305c前端開(kāi)有貫通二級(jí)導(dǎo)桿305c左右兩側(cè)，且沿二級(jí)導(dǎo)桿305c軸向設(shè)計(jì)的中鰭條滑孔B305k，通過(guò)中鰭條銷軸D305i穿過(guò)中鰭條滑孔B305k與二級(jí)曲柄305d前端間相連，使二級(jí)曲柄305d與二級(jí)導(dǎo)桿305c間形成移動(dòng)副。二級(jí)導(dǎo)桿305c前端與中鰭條尾桿306末端固連。
[0044]所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)304包括主動(dòng)帶輪304a、從動(dòng)帶輪304b與傳動(dòng)皮帶304c，用來(lái)將中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)301輸出的動(dòng)力直接傳遞至二級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu);其中，主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪的分度圓直徑相同；主動(dòng)帶輪304a中心設(shè)計(jì)有矩形通孔，主動(dòng)帶輪304a通過(guò)該矩形通孔套在轉(zhuǎn)接軸307的連接端處設(shè)計(jì)的矩形截面段上并固定。從動(dòng)帶輪304b中心同樣設(shè)計(jì)有矩形通孔，從動(dòng)帶輪304b通過(guò)該矩形通孔套在中鰭條銷軸B305g傳動(dòng)端設(shè)計(jì)的矩形截面段上并固定。上述主動(dòng)帶輪304a與從動(dòng)帶輪304b間通過(guò)傳動(dòng)皮帶304c套接。由此，通過(guò)中鰭條驅(qū)動(dòng)電機(jī)301轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)接軸307轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)帶輪304a隨動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)傳動(dòng)皮帶304c帶動(dòng)主動(dòng)帶輪304a轉(zhuǎn)動(dòng)，中鰭條銷軸B305g隨動(dòng)，帶動(dòng)二級(jí)曲柄305d上下擺動(dòng)，進(jìn)而使中鰭條銷軸D304i沿中鰭條滑孔A305j移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)二級(jí)導(dǎo)桿305c上下擺動(dòng)，最終帶動(dòng)中鰭條尾桿306上下擺動(dòng)，如圖4所示。
[0045]所述齒輪減速機(jī)構(gòu)303包括第一主動(dòng)齒輪303a、第二主動(dòng)齒輪303b、第一從動(dòng)齒輪303c、第二從動(dòng)齒輪303d與減速軸303e，用于將中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)301的轉(zhuǎn)速降低后輸出至一級(jí)曲柄305b，且使一級(jí)曲柄305b與二級(jí)曲柄305D在擺動(dòng)過(guò)程中形成轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速差2:1。其中，第一主動(dòng)齒輪303a中心設(shè)計(jì)有矩形通孔，通過(guò)該矩形通孔套在轉(zhuǎn)接軸307的矩形截面段上并固定。第二從動(dòng)齒輪303d上開(kāi)有矩形通孔，通過(guò)該通孔套在一級(jí)曲柄305b末端設(shè)計(jì)的矩形突起上并固定。一級(jí)曲柄305b末端的矩形突起上開(kāi)有軸孔，一級(jí)曲柄305b通過(guò)該通孔套在轉(zhuǎn)接軸307上。第一從動(dòng)齒輪303c與第二主動(dòng)齒輪303b中心處設(shè)計(jì)有矩形通孔，通過(guò)該矩形通孔分別套在減速軸303e兩端設(shè)計(jì)的矩形截面段上并固定。上述減速軸303e—端通過(guò)軸承安裝在軸座303f上，并通過(guò)軸座303f安裝在中鰭條舵機(jī)安裝座308上；另一端通過(guò)軸承安裝在中鰭條基座305e上，且使第一從動(dòng)齒輪303c和第二主動(dòng)齒輪303b分別與第一主動(dòng)齒輪303a和第二從動(dòng)齒輪303d嚙合。由此，由此，通過(guò)中鰭條驅(qū)動(dòng)電機(jī)301轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)接軸307轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)第一主動(dòng)齒輪303a與第一從動(dòng)齒輪303c間的傳動(dòng)，帶動(dòng)減速軸303e轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第二主動(dòng)齒輪303b與第二從動(dòng)齒輪303d間的傳動(dòng)，帶動(dòng)一級(jí)曲柄擺動(dòng)，使中鰭條銷軸B305g沿中鰭條滑孔A305j移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)一級(jí)導(dǎo)桿305a擺動(dòng)，如圖4、圖5所示。
[0046]上述仿生胸鰭鰭條裝置中，中鰭條尾桿306設(shè)計(jì)為“T”型板狀結(jié)構(gòu)，前鰭條尾桿103與后鰭條尾桿203設(shè)計(jì)為“Γ型的板狀結(jié)構(gòu)，且中鰭條尾桿306尖端兩側(cè)分別與前鰭條尾桿103和后鰭條尾桿203尖端一側(cè)通過(guò)橡皮管相連;前鰭條尾桿103和后鰭條尾桿203尖端另一側(cè)分別與胸鰭連接板4的前緣及后緣上設(shè)計(jì)的垂直與胸鰭連接板的連接桿5端部通過(guò)橡皮管相連。在連接完成后，整個(gè)仿生胸鰭鰭條裝置的外緣與蝠鲼胸鰭的外緣一致，采用非透水整體澆筑蒙皮包覆。
[0047]綜上，通過(guò)合理控制各鰭條間的運(yùn)動(dòng)相位差，使本發(fā)明基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，可實(shí)現(xiàn)由展向擺動(dòng)以及弦向波動(dòng)耦合而成的復(fù)雜三維運(yùn)動(dòng)。
[0048]本發(fā)明前鰭條1、中鰭條2與后鰭條3中，所用的全部銷軸均通過(guò)外部套接軸套減小摩擦力，通過(guò)卡簧實(shí)現(xiàn)軸向定位;且所有滑孔內(nèi)均設(shè)置有滑套，用于減小所穿入的銷抽與滑孔間的摩擦力。前鰭條尾桿103、中鰭條尾桿306與后鰭條尾桿203均采用玻璃纖維板。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，包括前鰭條、中鰭條與后鰭條，分別沿弦向等間隔設(shè)置;其特征在于: 所述中鰭條包括中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)、齒輪減速機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、中鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、中鰭條尾桿與轉(zhuǎn)接軸;其中，中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)的輸出軸與轉(zhuǎn)接軸同軸連接； 所述中鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)包括由一級(jí)導(dǎo)桿與一級(jí)曲柄構(gòu)成的一級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、由二級(jí)導(dǎo)桿、二級(jí)曲柄構(gòu)成的二級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，以及中鰭條基座;其中，一級(jí)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，一級(jí)導(dǎo)桿末端與中鰭條基座前端連接，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副;通過(guò)銷軸穿過(guò)沿一級(jí)導(dǎo)桿軸向設(shè)計(jì)的中鰭條滑孔A，銷軸的傳動(dòng)端穿過(guò)一級(jí)曲柄前端;連接端與二級(jí)曲柄末端相連，使一級(jí)曲柄、二級(jí)曲柄與一級(jí)導(dǎo)桿間形成移動(dòng)副；一級(jí)曲柄末端套在轉(zhuǎn)接軸上;二級(jí)導(dǎo)桿末端與一級(jí)導(dǎo)桿前端相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副;通過(guò)銷軸穿過(guò)沿二級(jí)導(dǎo)桿軸向設(shè)計(jì)的中鰭條滑孔B與二級(jí)曲柄前端間相連，使二級(jí)曲柄與二級(jí)導(dǎo)桿間形成移動(dòng)副;二級(jí)導(dǎo)桿前端與中鰭條尾桿末端固連； 所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端安裝在轉(zhuǎn)接軸上，輸出端安裝在一級(jí)曲柄前端處銷軸傳動(dòng)端部;將中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)傳遞至二級(jí)導(dǎo)桿； 所述齒輪減速機(jī)構(gòu)用于將中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)的轉(zhuǎn)速降低后輸出至一級(jí)曲柄305b，且使一級(jí)曲柄與二級(jí)曲柄在擺動(dòng)過(guò)程中形成轉(zhuǎn)速差。2.如權(quán)利要求1所述基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，其特征在于:所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪與傳動(dòng)皮帶;其中主動(dòng)帶輪固定于轉(zhuǎn)接軸上;從動(dòng)帶輪固定于一級(jí)曲柄前端處銷軸傳動(dòng)端;主動(dòng)帶輪與從動(dòng)帶輪間通過(guò)傳動(dòng)皮帶套接。3.如權(quán)利要求2所述基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，其特征在于:主動(dòng)帶輪中心設(shè)計(jì)有矩形通孔，套在轉(zhuǎn)接軸上設(shè)計(jì)的矩形截面段上并固定;從動(dòng)帶輪中心設(shè)計(jì)有矩形通孔，套在一級(jí)曲柄前端處銷軸傳動(dòng)端設(shè)計(jì)的矩形截面段上并固定。4.如權(quán)利要求1所述基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，其特征在于:齒輪減速機(jī)構(gòu)包括第一主動(dòng)齒輪、第二主動(dòng)齒輪、第一從動(dòng)齒輪、第二從動(dòng)齒輪與減速軸;其中，第一主動(dòng)齒輪固定于轉(zhuǎn)接軸上;第二從動(dòng)齒輪固定于一級(jí)曲柄末端;第一從動(dòng)齒輪與第二主動(dòng)齒輪固定套接在減速軸兩端;減速軸一端安裝在軸承座上，另一端與中鰭條基座軸承連接，且使第一從動(dòng)齒輪和第二主動(dòng)齒輪分別與第一主動(dòng)齒輪和第二從動(dòng)齒輪嚙合。5.如權(quán)利要求4所述基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，其特征在于:第一主動(dòng)齒輪中心設(shè)計(jì)有矩形通孔，套在轉(zhuǎn)接軸的矩形截面段上并固定;第二從動(dòng)齒輪上開(kāi)有矩形通孔，套在一級(jí)曲柄末端設(shè)計(jì)的矩形突起上并固定;第一從動(dòng)齒輪與第二主動(dòng)齒輪中心處設(shè)計(jì)有矩形通孔，通過(guò)該矩形通孔分別套在減速軸兩端設(shè)計(jì)的矩形截面段上并固定。6.如權(quán)利要求1所述基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，其特征在于:所述中鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)的輸出軸上安裝有中鰭條舵盤，轉(zhuǎn)接軸通過(guò)端部法蘭與舵盤連接。7.如權(quán)利要求1所述基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，其特征在于:前鰭條包括前鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)與前鰭條尾桿，以及一套由前鰭條曲柄、前鰭條基座、前鰭條導(dǎo)桿構(gòu)成的前鰭條曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu);其中，前鰭條導(dǎo)桿末端與前鰭條基座前端連接，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；前鰭條曲柄末端與前鰭條基座前端連接，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副;且前鰭條曲柄與前鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)輸出軸相對(duì)固定;通過(guò)銷軸穿過(guò)前鰭條導(dǎo)桿上設(shè)計(jì)的前鰭條滑孔與前鰭條曲柄前端相連，使前鰭條曲柄與前鰭條導(dǎo)桿間形成移動(dòng)副;前鰭條導(dǎo)桿前端與前鰭條尾桿末端固連。8.如權(quán)利要求1所述基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，其特征在于:后鰭條包括后鰭條驅(qū)動(dòng)舵機(jī)與后鰭條尾桿；后鰭條尾桿末端與后鰭條舵機(jī)輸出軸間相對(duì)固定。9.如權(quán)利要求1所述基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，其特征在于:中鰭條尾桿與前鰭條和后鰭條的尾桿間通過(guò)橡皮管相連。使水下推進(jìn)裝置的外緣與蝠鲼胸鰭的外緣曲線一致。10.如權(quán)利要求1所述基于同步帶傳動(dòng)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的水下推進(jìn)裝置，其特征在于:同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪的的分度圓直徑相同。
【文檔編號(hào)】B63H23/02GK106005338SQ201610483589
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】蔡月日, 劉鵬超, 闞子程, 畢樹(shù)生
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)