一種空間三自由度主動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種振動主動控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 執(zhí)行器是振動主動控制的關(guān)鍵部件,借助于系統(tǒng)實(shí)時產(chǎn)生的與振源大小相等方向 相反的激振力,使得相關(guān)設(shè)備的振動得到大幅度降低。
[0003] 中國專利公開號CN102629814A的專利文件中公開的共振協(xié)調(diào)式大輸出力電磁式 主動執(zhí)行器通過滑動系統(tǒng)的設(shè)定以及永磁鐵等部件合理的位置安排,使得整個系統(tǒng)剛度可 由彈簧位置進(jìn)行調(diào)節(jié),進(jìn)而使得所設(shè)計(jì)電磁執(zhí)行器能夠在較寬頻率范圍內(nèi)都可起到增大控 制力的效果。
[0004] 在振源的振動情況很復(fù)雜狀況下,由于現(xiàn)有的執(zhí)行器僅能輸出單一方向激振力, 不能實(shí)時轉(zhuǎn)換輸出力方向以應(yīng)對多變的振動情況,導(dǎo)致實(shí)際控制效果不佳。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供可實(shí)現(xiàn)空間任意方向的控制力輸出的一種空間三自由度 主動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0006] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007] 本發(fā)明一種空間三自由度主動執(zhí)行機(jī)構(gòu),其特征是:包括殼體、X方向結(jié)構(gòu)、Y方向 結(jié)構(gòu)、Z方向結(jié)構(gòu),X方向結(jié)構(gòu)包括第一電磁執(zhí)行器、第一推力桿、第一支撐板、第二支撐板、 過渡塊、第一彈簧、第一傳動架,第一電磁執(zhí)行器和第一推力桿之間通過第一連接片相連, 第一推力桿穿過第一支撐板和第二支撐板與過渡塊相連,第一彈簧的兩端分別與過渡塊和 第一傳動架相連,Y方向結(jié)構(gòu)包括第二電磁執(zhí)行器、第二推力桿、第二彈簧、第二傳動架,第 二電磁執(zhí)行器與第二推力桿之間通過第二連接片相連,第一傳動架位于第二傳動架里,第 二推力桿穿過第二傳動架與第一傳動架的連接面相連,第一傳動架連接面的對向面和與其 相對的第二傳動架之間安裝第二彈簧,Z方向結(jié)構(gòu)包括第三電磁執(zhí)行器、第三推力桿、第三 彈簧,第三電磁執(zhí)行器和第三推力桿之間通過第三連接片相連,第三推力桿與第二傳動架 相固定,第二傳動架與底板之間安裝第三彈簧,殼體包括頂板、底板以及上板和底板之間的 側(cè)板,第一電磁執(zhí)行器和第二電磁執(zhí)行器分別固定在殼體相鄰的側(cè)板上,第三電磁執(zhí)行器 固定在殼體的頂板上,第一支撐板和第二支撐板固定在第二傳動架上。
[0008] 本發(fā)明還可以包括:
[0009] 1、第一連接片中部留有用以緩沖第一電磁執(zhí)行器與第一推力桿徑向運(yùn)動的圓形 活動空間,第二連接片中部留有用以緩沖第二電磁執(zhí)行器與第二推力桿徑向運(yùn)動的圓形活 動空間,第三連接片中部留有用以緩沖第三電磁執(zhí)行器與第三推力桿徑向運(yùn)動的圓形活動 空間。
[0010] 2、第一推力桿、第二推力桿和第三推力桿之間兩兩垂直。
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)勢在于:本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)空間任意方向激振力的輸出,因此在振源振 動方向改變時,可以僅通過調(diào)整三個執(zhí)行器的輸出力大小而不需調(diào)整執(zhí)行器方向來解決振 動問題,這在很大程度上降低了工作量,也使得振動控制更為方便有效。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0013] 圖2為A-A視圖;
[0014] 圖3為B-B視圖;
[0015] 圖4a為第一傳動架不意圖a,圖4b為第一傳動架不意圖b,圖4c為第二傳動架不 意圖a,圖4d為第二傳動架示意圖b;
[0016] 圖5a為連接片示意圖a,圖5b為連接片示意圖b;
[0017] 圖6a為推力桿示意圖a,圖6b為推力桿示意圖b;
[0018] 圖7a為過渡塊示意圖a,圖7b為過渡塊示意圖b,圖7c為支撐板示意圖;
[0019] 圖8a為殼體不意圖a,圖8b為殼體不意圖b,圖8c為殼體不意圖c,圖8d為殼體 示意圖d。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0021] 結(jié)合圖1~8,本發(fā)明三自由度主動執(zhí)行機(jī)構(gòu),包括X方向結(jié)構(gòu)、Y方向結(jié)構(gòu)以及Z 方向結(jié)構(gòu),具體如下所示:
[0022] X方向結(jié)構(gòu)包括電磁執(zhí)行器1、連接片4、推力桿7、支撐板10、支撐板11、過渡塊 13、彈簧14和傳動架15。電磁執(zhí)行器1為X方向激振力輸入構(gòu)件,其通過連接片4與推力 桿7相連接;推力桿7穿過支撐板10、支撐板11后與過渡塊13相連接;彈簧14 一端與過 渡塊13連接,另一端與傳動架15固連。
[0023] Y方向結(jié)構(gòu)包括電磁執(zhí)行器2、連接片5、推力桿8、傳動架15、彈簧17和傳動架18。 電磁執(zhí)行器2為Y方向激振力輸入構(gòu)件,其通過連接片5與推力桿8相連接;推力桿8通過 螺釘與傳動架15相連接;彈簧17固連于傳動架15與傳動架18之間。
[0024] Z方向結(jié)構(gòu)包括電磁執(zhí)行器3、連接片6、推力桿9、傳動架18、彈簧20和底座。電 磁執(zhí)行器3為Z方向激振力輸入構(gòu)件,其通過連接片6與推力桿9相連接;推力桿9與傳動 架18之間通過螺紋連接;彈簧20 -端連接傳動架18,另一端固定于底板之上。
[0025] 各個方向的力的傳遞過程詳述如下:X方向電磁執(zhí)行器1提供的激振力Fx經(jīng)連接 片4、推力桿7、過渡塊13以及彈簧14后到達(dá)傳動架15 ;Y方向電磁執(zhí)行器2提供的激振 力Fy經(jīng)過連接片5和推力桿8后到達(dá)傳動架15并與來自X方向的力F'x合成力Fxy,而后 Fxy經(jīng)過彈簧17按照一定比例傳遞給傳動架18 ;Z方向電磁執(zhí)行器3提供的激振力Fz先后 經(jīng)過連接片6、推力桿9和傳動架18,并在傳動架18處與來自X、Y方向的力F' xy合成力 Fxyz,力Fxyz經(jīng)彈簧20傳遞后變?yōu)镕'xyz (即系統(tǒng)輸出激振力F)并通過底板傳遞至振源,達(dá) 到控制振動的目的。
[0026] 本發(fā)明是基于中國專利公開號CN102629814A中的電磁執(zhí)行器所設(shè)計(jì)的一款三自 由度主動執(zhí)行機(jī)構(gòu),可用于工程中復(fù)雜的振動控制。
[0027] 本發(fā)明主要由電磁執(zhí)行結(jié)構(gòu)以及力傳遞結(jié)構(gòu)兩部分組成。前者為激振力輸入機(jī) 構(gòu),提供三個相互正交方向上激振力,由于發(fā)明中所使用的執(zhí)行器輸出力可調(diào)(控制執(zhí)行 器彈簧自由端的位置或者調(diào)整電流大小),經(jīng)過力的合成便可實(shí)現(xiàn)空間任意方向力的輸出, 此為從源頭控制力的輸出。
[0028] 力傳遞結(jié)構(gòu)為本發(fā)明的核心結(jié)構(gòu),用以接收輸入激振力并將其按照一定比例傳遞 并合成單個激振力輸出。力傳遞機(jī)構(gòu)可以認(rèn)為是三個傳遞結(jié)構(gòu)的疊加,X方向依次為連接 片4、推力桿7、過渡塊13、彈簧14、傳動架15以及傳動架18 ;Y方向?yàn)檫B接片5、推力桿8、 傳動架15、彈簧17以及傳動架18 ;Z方向?yàn)檫B接片6、推力桿9以及傳動架18。本發(fā)明中, 三個執(zhí)行器分別經(jīng)過上述結(jié)構(gòu)傳遞至傳動架18,后經(jīng)彈簧20傳遞至底板以解決振動問題。 本發(fā)明中,彈簧可將作用力按照一定比例從一端傳遞至另一端,比例大小視激振力頻率與 彈簧振動系統(tǒng)固有頻率之比而定。由于隨著彈簧參數(shù)的改變,力傳遞比也會發(fā)生變化,故 在實(shí)際應(yīng)用時可通過更換彈簧(在情況允許的情況下,建議更換彈簧20)來調(diào)節(jié)三自由度 主動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力,此為從傳遞路徑控制力的輸出。
[0029] 由于本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)空間任意方向激振力的輸出,因此在振源振動方向改變時, 可以僅通過調(diào)整三個執(zhí)行器的輸出力大小而不需調(diào)整執(zhí)行器方向來解決振動問題,這在很 大程度上降低了工作量,也使得振動控制更為方便有效。
[0030] 技術(shù)方案:本發(fā)明的輸入力機(jī)構(gòu)為三個位于相互正交方向上的執(zhí)行器,綜合考慮 后,將其選定為中國專利公開號CN102629814A中的電磁執(zhí)行器,其輸出力大、響應(yīng)快、靈敏 度高以及適應(yīng)頻帶寬。
[0031] 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1~3所示,可以看出,所設(shè)計(jì)三自由度主動執(zhí)行機(jī)構(gòu)由X、Y、Z 三個相互正交方向的彈簧振動系統(tǒng)組成。
[0032]X方向,其彈簧振子由連接片4、推力桿7和過渡塊13組成,其固有頻率為:
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種空間三自由度主動執(zhí)行機(jī)構(gòu),其特征是:包括殼體、X方向結(jié)構(gòu)、Y方向結(jié)構(gòu)、Z 方向結(jié)構(gòu),X方向結(jié)構(gòu)包括第一電磁執(zhí)行器、第一推力桿、第一支撐板、第二支撐板、過渡塊、 第一彈簧、第一傳動架,第一電磁執(zhí)行器和第一推力桿之間通過第一連接片相連,第一推力 桿穿過第一支撐板和第二支撐板與過渡塊相連,第一彈簧的兩端分別與過渡塊和第一傳動 架相連,Y方向結(jié)構(gòu)包括第二電磁執(zhí)行器、第二推力桿、第二彈簧、第二傳動架,第二電磁執(zhí) 行器與第二推力桿之間通過第二連接片相連,第一傳動架位于第二傳動架里,第二推力桿 穿過第二傳動架與第一傳動架的連接面相連,第一傳動架連接面的對向面和與其相對的第 二傳動架之間安裝第二彈簧,Z方向結(jié)構(gòu)包括第三電磁執(zhí)行器、第三推力桿、第三彈簧,第三 電磁執(zhí)行器和第三推力桿之間通過第三連接片相連,第三推力桿與第二傳動架相固定,第 二傳動架與底板之間安裝第三彈簧,殼體包括頂板、底板以及上板和底板之間的側(cè)板,第一 電磁執(zhí)行器和第二電磁執(zhí)行器分別固定在殼體相鄰的側(cè)板上,第三電磁執(zhí)行器固定在殼體 的頂板上,第一支撐板和第二支撐板固定在第二傳動架上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間三自由度主動執(zhí)行機(jī)構(gòu),其特征是:第一連接片中 部留有用以緩沖第一電磁執(zhí)行器與第一推力桿徑向運(yùn)動的圓形活動空間,第二連接片中部 留有用以緩沖第二電磁執(zhí)行器與第二推力桿徑向運(yùn)動的圓形活動空間,第三連接片中部留 有用以緩沖第三電磁執(zhí)行器與第三推力桿徑向運(yùn)動的圓形活動空間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種空間三自由度主動執(zhí)行機(jī)構(gòu),其特征是:第一推力 桿、第二推力桿和第三推力桿之間兩兩垂直。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種空間三自由度主動執(zhí)行機(jī)構(gòu),包括殼體、X方向結(jié)構(gòu)、Y方向結(jié)構(gòu)、Z方向結(jié)構(gòu),X方向結(jié)構(gòu)包括第一電磁執(zhí)行器、第一推力桿、第一支撐板、第二支撐板、過渡塊、第一彈簧、第一傳動架,Y方向結(jié)構(gòu)包括第二電磁執(zhí)行器、第二推力桿、第二彈簧、第二傳動架,Z方向結(jié)構(gòu)包括第三電磁執(zhí)行器、第三推力桿、第三彈簧,殼體包括頂板、底板以及上板和底板之間的側(cè)板,第一電磁執(zhí)行器和第二電磁執(zhí)行器分別固定在殼體相鄰的側(cè)板上,第三電磁執(zhí)行器固定在殼體的頂板上,第一支撐板和第二支撐板固定在第二傳動架上。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)空間任意方向激振力的輸出,很大程度上降低了工作量,也使得振動控制更為方便有效。
【IPC分類】F16F15-04, F16F15-02
【公開號】CN104653692
【申請?zhí)枴緾N201410612752
【發(fā)明人】劉學(xué)廣, 韓超, 劉志剛, 楊鐵軍, 朱明剛, 杜敬濤, 齊兵兵, 張周磊
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年11月4日