[發(fā)明專(zhuān)利]將多個(gè)圓振動(dòng)合成為擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111430710.4
• 申請(qǐng)日: 2021-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114001135A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?zhí)?/a>;劉凱旋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 洛陽(yáng)峰馳三維技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F16H33/08
• 分類(lèi)號(hào): F16H33/08;F16H57/021
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提出將多個(gè)圓振動(dòng)合成為擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)具有一根被支承部件鉸接支撐的擺動(dòng)軸，以其軸線(xiàn)為對(duì)稱(chēng)中心，通過(guò)連接支架將多個(gè)具有旋轉(zhuǎn)的偏心質(zhì)體結(jié)構(gòu)的激振器部件旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的連接在擺動(dòng)軸上；這些激振器部件的偏心質(zhì)體旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速都相同時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)式振動(dòng)自動(dòng)同步狀態(tài)，在此狀態(tài)下，各激振器做圓振動(dòng)產(chǎn)生的激振力合力為正弦變化的力矩，使擺動(dòng)軸繞其軸線(xiàn)做往復(fù)擺動(dòng)；當(dāng)擺動(dòng)軸受到阻礙擺動(dòng)的外力時(shí)，驅(qū)動(dòng)其擺動(dòng)的激振器并不會(huì)因此受阻，仍然能在擺動(dòng)軸上產(chǎn)生力矩，因此該機(jī)構(gòu)具有柔性傳動(dòng)特性，可應(yīng)用于以擺動(dòng)方式工作的機(jī)械設(shè)備中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出將多個(gè)圓振動(dòng)合成為擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)，適用于產(chǎn)生具有柔性傳動(dòng)特性的擺動(dòng)，可應(yīng)用于采用擺動(dòng)方式工作的機(jī)械設(shè)備中。

背景技術(shù)

目前已知的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)多采用曲柄搖桿、齒輪、凸輪等傳動(dòng)方式，此類(lèi)傳動(dòng)方式在工作中必須達(dá)到其幾何形狀所確定的運(yùn)動(dòng)幅度才可完成擺動(dòng)；當(dāng)受外力阻礙無(wú)法達(dá)到其完整運(yùn)動(dòng)幅度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)停機(jī)。

而目前已知的采用激振器做圓振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，因?yàn)閳A振動(dòng)力的方向在不斷變化，所以此類(lèi)振動(dòng)機(jī)械一直被認(rèn)為必須采用多自由度支承系統(tǒng)，例如最常見(jiàn)的采用多個(gè)彈簧構(gòu)成的六自由度支承系統(tǒng)；這一認(rèn)知已成為振動(dòng)機(jī)械領(lǐng)域的常識(shí)，因此利用圓振動(dòng)獲得擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)從未被提出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出將多個(gè)圓振動(dòng)合成為擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)。

該擺動(dòng)機(jī)構(gòu)并不遵循振動(dòng)機(jī)械必須采用多自由度支承系統(tǒng)這一常識(shí)性認(rèn)知，反而采用只具備一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的鉸接支承系統(tǒng)，利用多個(gè)同頻同向的激振器達(dá)到擺動(dòng)式振動(dòng)自同步狀態(tài)時(shí)，合力為正弦變化的力矩這一特性，形成一種與已知結(jié)構(gòu)都不同的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。

該擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)特點(diǎn)是其擺動(dòng)幅度不是固定不變的，而是與阻力成反比，當(dāng)阻力遠(yuǎn)大于該擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力時(shí)，其擺動(dòng)幅度趨近于零，而此時(shí)原動(dòng)機(jī)仍然能驅(qū)動(dòng)激振器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使其持續(xù)輸出正弦變化的力矩，這種具有柔性的傳動(dòng)特性避免了前述已知擺動(dòng)機(jī)構(gòu)堵轉(zhuǎn)停機(jī)的問(wèn)題。

本發(fā)明所提出的將多個(gè)圓振動(dòng)合成為擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)具有一根擺動(dòng)軸，擺動(dòng)軸被支承部件鉸接支撐，使擺動(dòng)軸可繞其軸線(xiàn)擺動(dòng)，以該軸線(xiàn)為對(duì)稱(chēng)中心，通過(guò)連接支架將多個(gè)具有旋轉(zhuǎn)的偏心質(zhì)體結(jié)構(gòu)的激振器部件旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的連接在擺動(dòng)軸上。

這些激振器部件做圓振動(dòng)，各偏心質(zhì)體旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速都相同時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)式振動(dòng)自動(dòng)同步狀態(tài)，在此狀態(tài)下，以擺動(dòng)軸為原點(diǎn)，各激振器部件的激振力相位角始終為激振器部件相對(duì)原點(diǎn)的相位角加周期時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)相位角；即在擺動(dòng)式振動(dòng)自動(dòng)同步狀態(tài)下，各激振器偏心質(zhì)體相互之間有固定的相位角差，其值為各激振器部件相對(duì)于原點(diǎn)的相位角差。

可選的，也可以采用同步裝置使各激振器部件更容易達(dá)到或保持?jǐn)[動(dòng)式振動(dòng)自動(dòng)同步狀態(tài)，這種同步裝置既可以是齒輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、摩擦輪傳動(dòng)等機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，也可以是由變頻器、編碼器、邏輯控制電路構(gòu)成的電控系統(tǒng)，或是二者皆有。

考慮到在現(xiàn)實(shí)情況下，擺動(dòng)軸在一個(gè)擺動(dòng)周期內(nèi)正向擺動(dòng)和反向擺動(dòng)受到的阻力不可能是完全相等的，激振器部件的激振力也不可能是完全相等的，因此擺動(dòng)軸會(huì)向激振力較大或阻力較小的方向偏轉(zhuǎn)，對(duì)于需要擺動(dòng)軸在相對(duì)固定范圍內(nèi)擺動(dòng)的工作機(jī)就需要采用限位裝置限制偏轉(zhuǎn)。

可在擺動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)方向上設(shè)置剛性限位裝置，限制擺動(dòng)軸擺動(dòng)范圍，這種情況下擺動(dòng)部與剛性限位裝置會(huì)發(fā)生沖擊，可用于工作機(jī)靠沖擊力工作的場(chǎng)合，此時(shí)工作機(jī)本身即可以是限位裝置。

對(duì)于不需要利用沖擊力做功的工作機(jī)，則可采用彈性限位裝置限制偏轉(zhuǎn)；例如可以采用彈性零件如螺旋彈簧、橡膠彈簧、空氣彈簧、液壓彈簧、波形彈簧、碟形彈簧、板簧等布置在擺動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)方向上，構(gòu)成彈性限位裝置。

可選的，也可以采用扭桿彈簧一端同軸連接在擺動(dòng)軸上，另一端周向固定，利用其扭轉(zhuǎn)彈性構(gòu)成扭桿彈簧限位裝置；以此原理也可將扭桿彈簧與擺動(dòng)軸合為一體，即采用具有良好扭轉(zhuǎn)彈性的擺動(dòng)軸，兩端固定支撐，由擺動(dòng)軸自身扭轉(zhuǎn)彈性構(gòu)成擺角受限的鉸接結(jié)構(gòu)。