一种无回程误差摇摆运动结构

文档序号:778148 发布日期:2021-04-09 浏览:21次 >En<

阅读说明:本技术 一种无回程误差摇摆运动结构 (No return error sways motion structure ) 是由 曹雪立 陈伟 董艳国 周新敏 朱日升 牟东慧 于 2020-12-16 设计创作,主要内容包括:一种无回程误差摇摆运动结构,主要由基座、支架、电机、传动轮、钢丝绳、弧形块、压板、压板螺钉、张力机构、轴系、框架组成,为柔性减速传动系统。本发明无回程误差摇摆运动结构可以实现往复运动,可用于任意转台,当电机接收到运动指令信号后,进行正向、反向转动,电机做正、反向旋转运动时,两根钢丝绳分别在与电机同轴的传动轮上发生缠绕和放松,从而拉动弧形块进行往复的直线运动,与框架固联的弧形块使框架绕回转轴系进行正向、反向转动,转化为框架的摇摆运动。本发明不占用转台轴系的轴向空间,体积小、重量轻、成本低,不仅可以根据需要任意设置传动比用于不同转台,还可实现往复运动回程误差为零、无振动、无冲击。(A swinging motion structure without return error mainly comprises a base, a support, a motor, a transmission wheel, a steel wire rope, an arc-shaped block, a pressing plate screw, a tension mechanism, a shaft system and a frame, and is a flexible speed reduction transmission system. The swinging motion structure without return error can realize reciprocating motion, can be used for any rotary table, when the motor receives a motion instruction signal, the motor rotates forwards and backwards, when the motor rotates forwards and backwards, two steel wire ropes are respectively wound and loosened on the driving wheel coaxial with the motor, so that the arc-shaped block is pulled to perform reciprocating linear motion, and the arc-shaped block fixedly connected with the frame enables the frame to perform forward and reverse rotation around a rotary shaft system and is converted into swinging motion of the frame. The invention does not occupy the axial space of a rotary table shaft system, has small volume, light weight and low cost, can freely set the transmission ratio for different rotary tables according to the requirement, and can realize zero return error of reciprocating motion, no vibration and no impact.)

一种无回程误差摇摆运动结构

技术领域

本发明属于摇摆实验装置领域,涉及一种摇摆运动结构,尤其涉及一种无回程误差摇摆运动结构。

背景技术

摇摆台是具有摇摆功能的转台,可提供空间摇摆运动,主要用于仪表动态性能和动态精度的测试。测试时,摇摆台根据工控机指令做规定参数的摇摆运动。现有的摇摆台传动方式主要有四种:第一种是由电动缸支撑并驱动;第二种是驱动电机与回转轴同轴安装,直接驱动型;第三种是电机驱动的曲柄连杆机构;第四种是电机驱动的齿轮副或齿轮齿条传动。由电动缸支撑并驱动的形式制造成本高、功耗大、生产周期长;驱动电机与回转轴同轴安装的摇摆运动转台,在同等运动指标下所用的力矩电机体积大,台体体积大;由电机驱动的曲柄连杆机构和齿轮副或齿轮齿条传动,由于机械零件之间的固有间隙,使得摇摆运动冲击大、噪音大、回程误差大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷,提供一种用于摇摆试验的无回程误差摇摆运动结构,本发明结构简单、功耗低、无回程误差、无冲击、运动平稳、体积小、加工安装方便,适用于单轴、双轴、三轴摇摆运动转台。

为实现上述发明目的,本发明提供如下技术方案:

一种无回程误差摇摆运动结构,包括:基座、框架、回转轴系、支架、电机、传动轮、弧形块、张力机构和钢丝绳;

回转轴系安装在基座上,框架固定安装于回转轴系上;

支架固定安装于基座上,电机固定安装在支架上;

传动轮固定安装在电机的输出轴上,电机驱动传动轮转动;

弧形块固定于框架一端且上表面与回转轴系的轴线X1垂直,其远离回转轴系轴线X1的端面为弧形;弧形块往复运动带动框架以回转轴系为中心旋转;

张力机构安装于弧形块上表面,实现钢丝绳的安装预紧;

钢丝绳通过传动轮与弧形块及张力机构连接,将传动轮的转动转化为弧形块的往复运动。钢丝绳与弧形块及张力机构连接的位置分别位于弧形块上表面两侧;

进一步的,框架为镂空结构。

进一步的,回转轴系为外转子结构,包括转轴、轴承座,转轴与基座固定连接,框架与轴承座固定连接。

进一步的,电机的轴线X2与转台回转轴系的轴线X1平行。

进一步的,传动轮为空心圆柱体,外圆柱面上设有螺旋槽,螺旋槽中设有两个径向钢丝安装孔,所述钢丝安装孔之间沿传动轮(6)外圆柱面的弧线所对应的圆心角为25~30°。

进一步的,张力机构包含固定支架、浮动支架、滑块、弹簧和调节螺钉;

固定支架和弧形块固定连接;

浮动支架、滑块和弹簧通过调节螺钉串接在固定支架中,滑块固定于弹簧的一端,浮动支架紧贴于弹簧的另一端,旋转调节螺钉带动滑块挤压或松开弹簧,带动浮动支架沿调节螺钉轴线方向移动;

浮动支架与钢丝绳固定连接,浮动支架移动控制钢丝绳张紧。

进一步的,预紧时,通过调节螺钉控制滑块与浮动支架之间的间隙在3~5mm。

进一步的,钢丝绳有两根,钢丝绳穿过传动轮的两个钢丝安装孔并分别绕传动轮一圈后,与弧形块表面及张力机构连接;

两根钢丝绳绕传动轮的方向相反,两根钢丝绳分别在传动轮上发生缠绕和放松,从而拉动弧形块进行往复的直线运动。

进一步的,还包括压板和压板螺钉;通过压板和压板螺钉将钢丝绳分别固定于弧形块和张力机构上;

所述压板螺钉分为螺纹区及非螺纹区,非螺纹区紧邻螺钉头,非螺纹区长度<钢丝绳直径+压板厚度+弧形块或浮动支架厚度;压板套于压板螺钉上,钢丝绳从压板与弧形块或浮动支架之间的位置穿过,绕压板螺钉对弯后,压板螺钉螺纹区与标准螺母配合,压紧钢丝绳。

进一步的,压板螺钉非螺纹区由两个相对的弧面及两个相对的平面围成,限制压板螺钉在通孔中的旋转运动;所述压板与钢丝绳接触的平面上布有与钢丝绳走向垂直直纹滚花,用于增加压板与钢丝绳的摩擦力。

进一步的,弧形块的弧形端的半径等于回转轴系轴线X1至弧形端的距离。

进一步的,传动轮的半径等于电机的轴线X2到弧形块的弧形端的距离。

进一步的,钢丝绳为复合多股不锈钢丝绳。

进一步的,传动轮所设螺旋槽的横截面为圆弧形,圆弧形半径等于钢丝绳半径的1.2~1.4倍,螺旋槽最深处与弧形块弧形端的间隙为钢丝绳的直径+0.4~0.6mm。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果:

(1)本发明无回程误差摇摆运动结构采用弧形块+传动轮+钢丝绳+张力机构的传动结构方式,这种传动方式减小了负载惯量对电机的影响,降低了电机驱动功率,使同样负载条件下的转台体积减小1/3,大大提高了转台的使用性能;

(2)本发明采用了钢丝绳作为传动介质,消除了机械传动造成的传动回程空程和回程误差,使摇摆运动具有平稳、效率高、低噪声,精度高,使用寿命长等优点。

(3)本发明采用了驱动系统外置的外转子的结构形式,大大降低了摇摆台的转动惯量、减小机械台体体积、降低制造成本、缩短制造周期。

附图说明

图1为本发明无回程误差摇摆运动结构的主视图;

图2为本发明无回程误差摇摆运动结构的俯视图;

图3为本发明无回程误差摇摆运动结构的张力机构;

图4为本发明无回程误差摇摆运动结构传动组成结构图;

图5为本发明无回程误差摇摆运动结构的传动轮结构图;

图6为本发明无回程误差摇摆运动结构传动轮螺旋槽的截面图;

图7为本发明无回程误差摇摆运动结构压板螺钉结构图。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明,本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。

本发明的技术方案为:一种无回程误差摇摆运动结构,为柔性减速传动系统,可以实现往复运动,可用于任意转台,主要由基座、支架、电机、传动轮、钢丝绳、弧形块、压板、压板螺钉、张力机构、回转轴系、框架组成。钢丝绳通过传动轮和弧形块及张力机构相连,弧形块与框架相连,电机驱动传动轮转动从而带动框架实现摇摆运动。

本发明的工作原理是:当电机接收到运动指令信号后,进行正向、反向转动,电机做正、反向旋转运动时,两根钢丝绳分别在与电机同轴的传动轮上发生缠绕和放松,从而拉动弧形块进行往复的直线运动,与框架固联的弧形块使框架绕回转轴系进行正向、反向转动,转化为框架的摇摆运动。

如图1和图2所示,本发明提供一种无回程误差摇摆运动结构,其特征在于,包括:基座1、框架2、回转轴系3、支架4、电机5、传动轮6、弧形块7、张力机构8和钢丝绳9;

回转轴系3安装在基座1上,框架2固定安装于回转轴系3上;回转轴系3用于支撑框架2;

支架4固定安装于基座1上,电机5固定安装在支架4上,支架4用于支撑和固定电机5;支架4上有电机安装法兰,电机5安装在支架4上,轴线与转台回转轴系3的轴线X1平行;

传动轮6固定安装在电机5的输出轴上,电机5驱动传动轮6转动;传动轮6的回转轴线与电机5轴线X2同轴;

弧形块7固定于框架2一端且上表面与回转轴系3的轴线X1垂直,其远离回转轴系3轴线X1的端面为弧形;弧形块7上弧形端的弧线走向在与回转轴系3轴线X1和电机5的轴线X2公共平面的垂直平面中;

弧形块7的往复运动带动框架2以回转轴系3为中心旋转;

如图4所示,张力机构8安装于弧形块7上表面的一侧,实现钢丝绳9的安装预紧;张力机构8作为钢丝绳9固定于弧形块7上的游动端;钢丝绳9的另一端固定于弧形块7上表面另一侧,作为固定端;

钢丝绳9通过传动轮6和弧形块7表面及张力机构8连接,将传动轮6的左右转动转化为弧形块7的往复运动。具体过程为:当电机5接收到运动指令信号后,进行正向、反向转动,电机5做正、反向旋转运动时,由于电机5与传动轮6同轴,两根钢丝绳9的两端又分别固定在传动轮6和弧形块7或张力机构8上,故两根钢丝绳9分别在传动轮6上发生缠绕和放松,从而拉动弧形块7进行往复的直线运动。与框架2固联的弧形块7使框架2绕回转轴系3轴线X1进行正向、反向转动,实现框架2的摇摆运动。

进一步的,所述框架2为镂空结构。

进一步的,回转轴系3为外转子结构,包括转轴、轴承座,转轴与基座1固定连接,框架2与轴承座固定连接。回转轴系3的结构中,轴只起到支撑作用,而不参与框架2的运动。因此,本结构型式转动惯量小,传动轮6、弧形块7、钢丝绳9组成的一组柔性传动为减速传动结构,电机5所需力矩与弧形块7的运动半径R以及传动轮6的半径r的比值相关。

进一步的,电机5的轴线X2与转台回转轴系3的轴线X1平行。

进一步的,所述传动轮6为空心圆柱体,圆柱体内孔直径与电机5输出轴名义尺寸相同,圆柱体下1/3部分有开口槽并有螺钉,传动轮6套在电机5的输出轴上,将螺钉拧紧,使传动轮6与电机5的输出轴连接固定。传动轮6的外圆柱面上加工有螺旋槽,传动轮6圆柱面上加工有两个相邻的径向钢丝安装孔,两个钢丝安装孔在同一个螺旋槽中,螺旋槽截面为半圆形。钢丝安装孔之间沿传动轮6外圆柱面的弧线所对应的圆心角为25~30°,即从传动轮截面方向看,两个钢丝安装孔之间的夹角为25~30°。

进一步的,如图3所示,张力机构8包含固定支架12、浮动支架13、滑块14、弹簧15和调节螺钉16;

固定支架12与和弧形块7固定连接;

浮动支架13、滑块14和弹簧15通过调节螺钉1串接在固定支架12中,滑块14固定于弹簧15的一端,浮动支架13紧贴于弹簧15的另一端,旋转调节螺钉16带动滑块14挤压或松开弹簧15,从而带动浮动支架13沿调节螺钉16轴线方向移动;张力机构8中的弹簧15压缩方向与电机5轴线X2垂直。

浮动支架13与钢丝绳9固定连接,浮动支架13移动控制钢丝绳9张紧。

进一步的,上述张力机构8预紧时,通过调节螺钉16保证滑块14与浮动支架13之间的间隙在3~5mm。

进一步的,钢丝绳9有两根,钢丝绳9穿过传动轮6的两个钢丝安装孔并分别绕传动轮6一圈后,与弧形块7表面及张力机构8连接;钢丝绳9与弧形块7及张力机构8连接的位置分别位于弧形块7上表面两侧;

进一步的,两根钢丝绳9绕传动轮6的方向相反,两根钢丝绳9分别在传动轮6上发生缠绕和放松,从而拉动弧形块7进行往复的直线运动。负责把传动轮6的左右转动转化为弧形块7的往复运动。两根钢丝绳9分别通过传动轮6的两个钢丝安装孔固定并从传动轮6的钢丝安装孔中穿出,一左、一右沿传动轮6的螺旋槽绕传动轮6一圈后,分别连接到弧形块7的表面及张力机构8上,张力机构8位于弧形块7上表面一侧,钢丝绳9与弧形块7上表面固定的位置位于弧形块7上表面的另一侧。

进一步的,无回程误差摇摆运动结构还包括压板10和压板螺钉11;本结构中压板10和压板螺钉11有两套,其中一套安装在张力机构8上,另一套安装于弧形块7上,用于固定钢丝绳9。

压板10为长方形钢板,所述压板螺钉11分为螺纹区及非螺纹区,非螺纹区紧邻螺钉头,非螺纹区长度<钢丝绳9直径+压板10厚度+弧形块7或浮动支架13厚度;压板螺钉11的尾端为外螺纹,用于安装标准螺母,如图7所示。

弧形块7和浮动支架13在安装压板10的位置开有两个通孔,通孔的孔距与压板10上开孔的孔距相同,通孔的名义尺寸与压板螺钉11的圆柱横截面形状尺寸相同,且设置为正公差。

压板10和板螺钉11固定钢丝绳9的方式为:压板10套于压板螺钉11上,钢丝绳9从压板10与弧形块7或浮动支架13之间的位置穿过,绕压板螺钉11对弯后,压板螺钉11螺纹区与标准螺母配合,压紧钢丝绳9。具体为将压板螺钉11嵌入到弧形块7(或浮动支架13)的通孔中,然后依次在压板螺钉11上安装压板10、标准螺母,并将钢丝绳9从压板10与弧形块7(或浮动支架13)之间的位置穿过,绕两个压板螺钉11对弯180°之后,旋紧压板螺钉11上的标准螺母,将钢丝绳9固定在压板10下。

进一步的,压板螺钉11非螺纹区为圆孔切边的形状,即由两个相对的弧面及两个相对的平面围成,限制压板螺钉11在通孔中的旋转运动;弧形块7(或浮动支架13)上安装压板螺钉11的通孔也为圆孔切边的形状,同样可以限制压板螺钉11绕其自身轴线的旋转运动,螺母旋紧时,只需要一支呆扳手即可,既节省结构空间又操作简单。所述压板10与钢丝绳9接触的平面上布有与钢丝绳9走向垂直直纹滚花,用于增加压板10与钢丝绳9的摩擦力。

进一步的,弧形块7的弧形端的半径等于回转轴系3轴线X1至弧形端的距离。

进一步的,如图5所示,传动轮6的半径等于电机5的轴线X2到弧形块7的弧形端的距离。

进一步的,钢丝绳9为复合多股不锈钢丝绳。

进一步的,如图6所示,传动轮6所设螺旋形沟槽的横截面为圆弧形,圆弧形半径等于钢丝绳9半径的1.2~1.4倍,沟槽深度尺寸设置应保证传动轮6上螺旋槽最小直径(即螺旋槽底径,也是螺旋槽最深处)处与弧形块7弧形端的间隙为钢丝绳9的直径+0.4~0.6mm。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

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