專利名稱：夾心式懸臂梁縱向振動工作模式的可解鎖螺母的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于利用螺紋副連接的緊固件及傳動件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于螺紋副形式的緊固件與傳動件在當(dāng)今各行業(yè)中的裝備、系統(tǒng)、裝置及機構(gòu)中應(yīng)用十分廣泛。對于螺紋副連接副來講，主要存在兩種工作狀態(tài)，分別為螺紋自鎖狀態(tài)和非自鎖狀態(tài)，其中后者也可稱為解鎖狀態(tài)。對于螺紋副的自鎖工作狀態(tài)，所采用的螺紋副一般應(yīng)滿足螺紋自鎖條件，即螺紋升角小于螺紋副間的當(dāng)量摩擦角，主要應(yīng)用場合為零部件的緊固、滑動傳動導(dǎo)軌以及進行力傳遞的千斤頂?shù)确矫?；對于螺紋副的解鎖工作狀態(tài)，即滿足螺紋升角大于螺紋副間的當(dāng)量摩擦角，主要是利用螺母與螺桿間的旋合傳遞系統(tǒng)的運動和動力輸出，具體體現(xiàn)在以下三個方面，一是實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動與直線運動間的轉(zhuǎn)換，二是用于調(diào)整系統(tǒng)中各零部件間的相互位置，三是以較小的輸入轉(zhuǎn)矩獲得較大的輸出推力等。目前，對于螺紋副間自鎖與解鎖兩種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換與控制，往往需要同時采用具有自鎖功能的自鎖螺母與相應(yīng)解鎖機構(gòu)聯(lián)合工作才能實現(xiàn)，這類通過附加解鎖結(jié)構(gòu)方式實現(xiàn)螺紋副的自鎖與解鎖狀態(tài)轉(zhuǎn)換功能的機構(gòu)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣、制作成本高等問題，限制了螺紋副緊固件與傳動件的應(yīng)用場合。

發(fā)明內(nèi)容
為了方便、快速、靈活地實現(xiàn)螺紋副間自鎖與解鎖兩種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換與控制，本發(fā)明提出了一種夾心式懸臂梁縱向振動工作模式的可解鎖螺母。所述夾心式懸臂梁縱向振動工作模式的可解鎖螺母，是由懸臂梁狀態(tài)的螺母基體、壓電伸縮圓環(huán)組成；
懸臂梁狀態(tài)的螺母基體為懸臂梁約束方式，懸臂梁狀態(tài)的螺母基體為T型設(shè)計結(jié)構(gòu)，其T型大直徑端采用懸臂梁約束方式并加工有若干個用于安裝固定用的定位孔；其T型小直徑的外圓面上開有一周環(huán)槽，懸臂梁狀態(tài)的螺母基體的內(nèi)圓面上設(shè)置有內(nèi)螺紋，懸臂梁狀態(tài)的螺母基體的內(nèi)螺紋中旋轉(zhuǎn)連接有螺桿，內(nèi)螺紋的螺紋升角小于內(nèi)螺紋與螺桿連接螺紋副間的當(dāng)量摩擦角；壓電伸縮圓環(huán)由多片壓電伸縮片組成；所有壓電伸縮片為圓環(huán)墊片形，壓電伸縮片的伸縮方向與壓電伸縮片的厚度方向相同，多片壓電伸縮片依次疊加連接；壓電伸縮圓環(huán)鑲嵌在懸臂梁狀態(tài)的螺母基體的環(huán)槽中，壓電伸縮圓環(huán)的兩側(cè)端面分別與環(huán)槽內(nèi)的兩側(cè)端面連接；所有壓電伸縮片可單獨或成組驅(qū)動，在成組驅(qū)動時其驅(qū)動相位相同。本發(fā)明能在壓電伸縮片輸入驅(qū)動信號時，使螺母基體的自鎖工作狀態(tài)改變?yōu)榻怄i工作狀態(tài)，即螺紋副間的摩擦系數(shù)大幅度減小，使螺母基體與螺桿之間的自鎖工作狀態(tài)消失。本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點，可用于機械傳動系統(tǒng)中的通斷、定位及速度控制等方面，擴展了螺紋副緊固件與傳動件的應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明的夾心式懸臂梁縱向振動工作模式的可解鎖螺母中旋轉(zhuǎn)連接有螺桿1-5后的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖1中壓電伸縮圓環(huán)2展開分解后的結(jié)構(gòu)示意 圖3是圖2中壓電伸縮片2-1結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:參見圖1、圖2、圖3進行說明，本具體實施方式
是由懸臂梁狀態(tài)的螺母基體1、壓電伸縮圓環(huán)2組成；
懸臂梁狀態(tài)的螺母基體I為懸臂梁約束方式，懸臂梁狀態(tài)的螺母基體I為T型設(shè)計結(jié)構(gòu)，其T型大直徑端采用懸臂梁約束方式并加工有若干個用于安裝固定用的定位孔1-2 ;其T型小直徑的外圓面上開有一周環(huán)槽1-4，懸臂梁狀態(tài)的螺母基體I的內(nèi)圓面上設(shè)置有內(nèi)螺紋1-3，懸臂梁狀態(tài)的螺母基體I的內(nèi)螺紋1-3中旋轉(zhuǎn)連接有螺桿1-1，內(nèi)螺紋1-3的螺紋升角小于內(nèi)螺紋1-3與螺桿1-1連接螺紋副間的當(dāng)量摩擦角；壓電伸縮圓環(huán)2由多片壓電伸縮片2-1組成；所有壓電伸縮片2-1為圓環(huán)墊片形，壓電伸縮片2-1的伸縮方向與壓電伸縮片2的厚度方向相同，多片壓電伸縮片2-1依次疊加連接；壓電伸縮圓環(huán)2鑲嵌在懸臂梁狀態(tài)的螺母基體I的環(huán)槽1-4中，壓電伸縮圓環(huán)2的兩側(cè)端面分別與環(huán)槽1-4內(nèi)的兩側(cè)端面連接；所有壓電伸縮片2-1可單獨或成組驅(qū)動，在成組驅(qū)動時其驅(qū)動相位相同。
具體實施方式
二:參見圖1、圖2、圖3進行說明，本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于所述壓電伸縮片2-1的其驅(qū)動頻率與懸臂梁狀態(tài)的螺母基體I的共振頻率相吻合或相近，以此激發(fā)懸臂梁狀態(tài)的螺母基體I處于超聲振動狀態(tài)；壓電伸縮片2-1的驅(qū)動電信號波形可為正弦波形交流電信號、方波形交流電信號、三角波形交流電信號或鋸齒形交流電信號。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:參見圖1、圖2、圖3進行說明，本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于所述懸臂梁狀態(tài)的螺母基體I的內(nèi)螺紋和螺桿1-1的外螺紋可為梯形螺紋、三角形螺紋、矩形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋或非標(biāo)螺紋。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。工作原理:夾心式懸臂梁縱向振動工作模式的可解鎖螺母主要是通過壓電伸縮片2-1激勵可解鎖螺母處于高頻率(頻率一般大于1000 Hz)的微幅振動狀態(tài)，利用高頻振動所產(chǎn)生的減摩效應(yīng)降低可解鎖螺母與螺桿間的摩擦系數(shù)，破壞螺紋副間的自鎖條件，使得可解鎖螺母處于解鎖工作狀態(tài)。由超聲頻率內(nèi)(頻率一般大于13 kHz)的微幅振動所導(dǎo)致的超聲減摩效應(yīng)是高頻振動的減摩效應(yīng)中的一種，主要是指在兩個運動副處于摩擦狀態(tài)時，通過超聲振動的施加使得其中一個或兩個接觸表面處于超聲振動狀態(tài)而導(dǎo)致接觸面間摩擦系數(shù)減小的現(xiàn)象，目前這一現(xiàn)象已經(jīng)被大量的實驗研究所證實，本發(fā)明主要利用高頻振動產(chǎn)生的減摩效應(yīng)這一原理進行工作。夾心式懸臂梁縱向振動工作模式的可解鎖螺母主要利用可解鎖螺母的沿軸線方向的第一階縱向振動模態(tài)進行工作?？山怄i螺母處于第一階縱向振動模態(tài)時，其表現(xiàn)為沿軸線方向為第一階的縱向振動變形。所述壓電伸縮片2-1可更換成磁致伸縮片、光致伸縮片或熱致伸縮片。
權(quán)利要求
1.夾心式懸臂梁縱向振動工作模式的可解鎖螺母，其特征在于它是由懸臂梁狀態(tài)的螺母基體(I)、壓電伸縮圓環(huán)(2)組成； 懸臂梁狀態(tài)的螺母基體(I)為懸臂梁約束方式，懸臂梁狀態(tài)的螺母基體(I)為T型設(shè)計結(jié)構(gòu)，其T型大直徑端采用懸臂梁約束方式并加工有若干個用于安裝固定用的定位孔(1-2);其T型小直徑的外圓面上開有一周環(huán)槽(1-4)，懸臂梁狀態(tài)的螺母基體(I)的內(nèi)圓面上設(shè)置有內(nèi)螺紋(1-3)，懸臂梁狀態(tài)的螺母基體(I)的內(nèi)螺紋(1-3)中旋轉(zhuǎn)連接有螺桿(1-1)，內(nèi)螺紋(1-3)的螺紋升角小于內(nèi)螺紋(1-3)與螺桿(1-1)連接螺紋副間的當(dāng)量摩擦角；壓電伸縮圓環(huán)(2)由多片壓電伸縮片(2-1)組成；所有壓電伸縮片(2-1)為圓環(huán)墊片形，壓電伸縮片(2-1)的伸縮方向與壓電伸縮片(2)的厚度方向相同，多片壓電伸縮片(2-1)依次疊加連接；壓電伸縮圓環(huán)(2)鑲嵌在懸臂梁狀態(tài)的螺母基體(I)的環(huán)槽(1-4)中，壓電伸縮圓環(huán)(2)的兩側(cè)端面分別與環(huán)槽(1-4)內(nèi)的兩側(cè)端面連接；所有壓電伸縮片(2-1)可單獨或成組驅(qū)動，在成組驅(qū)動時其驅(qū)動相位相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾心式懸臂梁縱向振動工作模式的可解鎖螺母，其特征在于所述壓電伸縮片(2-1)的其驅(qū)動頻率與懸臂梁狀態(tài)的螺母基體(I)的共振頻率相吻合或相近，以此激發(fā)懸臂梁狀態(tài)的螺母基體(I)處于超聲振動狀態(tài)；壓電伸縮片(2-1)的驅(qū)動電信號波形可為正弦波形交流電信號、方波形交流電信號、三角波形交流電信號或鋸齒形交流電信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾心式懸臂梁縱向振動工作模式的可解鎖螺母，其特征在于所述懸臂梁狀態(tài)的螺母基體(I)的內(nèi)螺紋(1-3)和螺桿(1-1)的外螺紋可為梯形螺紋、三角形螺紋、矩形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋或非標(biāo)螺紋。
全文摘要
夾心式懸臂梁縱向振動工作模式的可解鎖螺母，它屬于利用螺紋副連接的緊固件及傳動件領(lǐng)域。它是為了方便、快速、靈活地實現(xiàn)螺紋副間自鎖與解鎖兩種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換與控制。它的壓電伸縮圓環(huán)由多片壓電伸縮片組成；壓電伸縮片的伸縮方向與壓電伸縮片的厚度方向相同，多片壓電伸縮片依次疊加連接；壓電伸縮圓環(huán)鑲嵌在懸臂梁狀態(tài)的螺母基體的環(huán)槽中，壓電伸縮圓環(huán)的兩側(cè)端面分別與環(huán)槽內(nèi)的兩側(cè)端面連接；所有壓電伸縮片可單獨或成組驅(qū)動，在成組驅(qū)動時其驅(qū)動相位相同。本發(fā)明能在壓電伸縮片輸入驅(qū)動信號時，使螺母基體的自鎖工作狀態(tài)改變?yōu)榻怄i工作狀態(tài)，即螺紋副間的摩擦系數(shù)大幅度減小，使螺母基體與螺桿之間的自鎖工作狀態(tài)消失。
文檔編號F16B39/02GK103148080SQ20131007805
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者程廷海, 包鋼, 孟麗霞, 劉士明 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)