本文是本人對德國聰明鳥視頻多次觀看后所寫的解讀,。(圖片見附件)
解讀德國“聰明鳥”的撲翼機(jī)構(gòu)
(組成和動作原理)
自從電視臺播放了德國人“聰明鳥”的飛行錄像后,,它一直在吸引著我,。為此,,我曾無數(shù)次地觀看了由老鷹先生提供的錄像資料,。一直在關(guān)注著該鳥撲翼機(jī)構(gòu)的組成和動作原理。今天想就該鳥的組成和動作原理做一解讀,,以愿與有興趣的社友共同討論,。
組成: 經(jīng)解化后的組成如下圖所示:
圖--(1)
組成有:
前后支架,,翅膀主骨,翅膀副骨,,翅膀外翼主骨,翅膀骨架固定軸,,動力齒輪,,翅膀付軸,聯(lián)動板,,三合一連桿,,1#~5#支架,前緣,,后緣,,筋。
這1#~5#支架的結(jié)構(gòu)中都有一個有一定寬度的圓孔:
圖--(2)
它的直徑與翅膀主骨的直徑相等,,用來與翅膀主骨作同軸配合,。
1#~5#支架的前緣端點與前緣構(gòu)件焊合,后緣端點與后緣構(gòu)件焊合,。
聯(lián)動板與筋構(gòu)成一個整體(圖中繪成了兩個構(gòu)件),,筋與1#~5#支架的合適位置焊合在一起。付翼主骨的外端點焊合在一起,。如此,,整個翅膀的所有構(gòu)件就組成了一個整體。
動作原理: 為了便于敘述,,將5#支架左側(cè)的翅膀稱為主翼,,右側(cè)部分稱為副翼。整個翅膀的動作由三部分作成:
1.
主翼的撲打動作,;
2.
副翼的撲打動作,;
3.
主付翼的扭轉(zhuǎn)動作。
主翼的撲打動作: 其實,,主翼的撲打動作是由一個簡單的四連桿機(jī)構(gòu)就可以完成:
主翼的撲打動作:
圖--(3)
它由動力齒輪帶動連桿,,連桿帶動翅膀主骨擺動翅膀。如果將其繪成機(jī)構(gòu)簡圖,,如圖--(4)所示:
圖--(4)
動畫:翅膀主骨運(yùn)動
付翼的撲打動作:
相較主翼的撲打動作付翼的撲打動作就比較復(fù)雜,。它是由一個四邊形機(jī)構(gòu),借助主翼
擺動機(jī)構(gòu)中的連桿的帶動來完成,。它的動作既與主翼同步,,又有與主翼之間存在相對運(yùn)動的動作。
圖--(5)
將其繪成機(jī)構(gòu)簡圖如圖--(6):
圖--(6)
在圖--(4)中三合一連桿是由三個構(gòu)件組成的:主連桿,,副連桿,,左連接板,。其實這三個構(gòu)件已經(jīng)構(gòu)成了一個三角形,它是一個穩(wěn)定的平面建構(gòu),,所以可以將其合并成一個構(gòu)件,。故稱三合一連桿。由圖--(5)可以看出,,當(dāng)三合一連桿在曲柄的帶動下,,左右擺動的同時,也帶動翅膀副骨的運(yùn)動,,在翅膀副骨的帶動下,,付翼主骨也就產(chǎn)生運(yùn)動。由于付翼主骨的一個鉸鏈與翅膀主骨的一個鉸鏈?zhǔn)峭S鏈接的,,所以付翼主骨相對于翅膀主骨就產(chǎn)生一個相對運(yùn)動,,這個相對運(yùn)動它只能是相對翅膀主骨的轉(zhuǎn)動。因而,,付翼主骨的整個運(yùn)動,,就有兩個動作構(gòu)成:隨翅膀主骨的牽連運(yùn)動,與翅膀主骨同步,;另一個就是它相對于翅膀主骨的轉(zhuǎn)動,。從而,就有效地完成了付翼的撲打運(yùn)動,。
動畫:主付翅膀的運(yùn)動
聯(lián)動板的作用:
在聯(lián)動幫上有兩個圓孔,,它的大小和位置尺寸與翅膀主骨的兩個圓孔完全相同。它通過翅膀骨架固定軸,,付軸,,翅膀主骨構(gòu)成了一個平面四邊形,將翅膀主骨的擺動傳遞到翅膀的后緣,。從而使翅膀前后緣的震動同步,。
圖--(7)
主付翼的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動:
主付翼的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動是依靠附著在5#支架上的小齒輪箱與具有一定彈性及剛性的前緣,后緣和筋來拉動,,1#~5#支架的不同程度的轉(zhuǎn)動而實現(xiàn),。
圖--(8)
小齒輪箱里有兩個小齒輪,1#扭轉(zhuǎn)齒輪與翅膀主骨同軸并固定在翅膀主骨上,。2#扭轉(zhuǎn)齒輪與步進(jìn)電機(jī)同軸并與電機(jī)軸固定,。而步進(jìn)電機(jī)的基座,小齒輪箱,,5#支架構(gòu)成一個整體,。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的時候,電機(jī)軸帶動2#牛轉(zhuǎn)齒輪與#支架之間就產(chǎn)生相對的轉(zhuǎn)動,,由于1#扭轉(zhuǎn)齒輪是與翅膀主骨固定在一起的,,通過齒的嚙合,,2#扭轉(zhuǎn)齒輪就圍繞1#扭轉(zhuǎn)齒輪的軸回轉(zhuǎn),從而也就帶動5#支架圍繞1#扭轉(zhuǎn)齒輪的軸回轉(zhuǎn),,也就是圍繞翅膀主骨的軸線回轉(zhuǎn),。5#支架通過前緣,后緣,,韌帶的牽連而拉動2#~4#支架不同程度的回轉(zhuǎn),。從而就實現(xiàn)了主翼和付翼的扭轉(zhuǎn)。
扭轉(zhuǎn)后的狀態(tài)如圖--(9)所示:
圖--(9)
圖--(10)
后話:
真正要進(jìn)入實踐的話,,有下列的難題必須解決:
1.
機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸,要有實驗為基礎(chǔ),;
2.
機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的材料選用難度很大,;
3.
動力電機(jī)和扭轉(zhuǎn)點擊的選用?
4.
制作工藝的確定,?
由于水平和理解的膚淺,,文中錯誤在所難免,請各位討論指正,。 2011-5-18
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