CN102445353B - 一种机械式简谐激振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械式简谐激振装置，包括驱动轴、圆盘、偏心轴、激振环、轴承副、激振轴、轴承套和机座；所述圆盘与驱动轴同轴连接；所述偏心轴与圆盘偏心安装；所述激振环上设有一贯通的腰形槽孔，所述腰形槽孔与安装在偏心轴上的轴承副接触，所述激振环通过螺钉和圆锥销与所述激振轴固连成一体，所述的激振轴安置在内设有轴承套和上设有端盖的机座中。本发明结构简洁，激振轴与激振环为可拆卸的一体化结构，降低了结构高度，垂直运动部件质重量较轻及成本低的特点。

Description

一种机械式简谐激振装置

技术领域

本发明涉及一种机械激振装置，尤其是用于车辆减振器性能试验用的机械式简谐激振装置。

背景技术

车辆减振器试验台要求提供按规定速度和振幅的简谐(正弦)激振功能，国外生产该类试验台的公司均采用基于液压伺服阀控制的液压伺服油缸实现正弦激振，如美国MTS及英国Inston。但基于液压伺服控制的试验台成本高，尤其进口液压伺服试验台价格更加昂贵。长期以来，国内开发的减振器试验台通常采用曲柄滑块机构来近似代替正弦机构，这种替代的优点是简单，缺点是引入了运动误差，当连杆长度与曲柄长度之比为10时，引入的运动误差约为5％。此外，由于连杆作平面复合运动，它的质心加速度和角加速度会导致周期性的振动力和力矩，会加速构件的磨损和疲劳失效。之所以目前绝大多数试验台不直接采用正弦机构而是用曲柄滑块机构来近似替代，原因是传统的机械式正弦机构引入滑动摩擦，滑动副存在间隙且易磨损而影响使用寿命。

近年来国内有单位开始研制机械式正弦驱动机构，发明专利”滚动摩擦正弦机构”(ZL200610050331.1)和发明专利“一种采用正弦装置的车辆减振器试验台”(申请号：201010122290.9)公开了一种纯滚动摩擦正弦机构，其采用标准的直线滚动导轨副取代传统正弦机构的滑动副，避免了滑动副正弦机构存在的问题。但是该机构环节较多，运动部件质量较大且成本较高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术所存在的缺陷，提供一种结构简单的机械式简谐激振装置。

为了达到上述的目的，本发明实现目的所采用的技术方案是：

一种机械式简谐激振装置，包括驱动轴13、圆盘5、偏心轴9、激振环6、轴承副7、激振轴1、轴承套4和机座3；所述圆盘5与驱动轴13同轴连接；所述偏心轴9与圆盘5偏心安装；所述激振环6上设有一贯通的腰形槽孔6a，所述腰形槽孔6a与安装在偏心轴9上的轴承副7接触，所述激振环6通过螺钉10和圆锥销11与所述激振轴1固连成一体，所述的激振轴1安置在内设有轴承套4和上设有端盖2的机座3中。

上述所述的激振环6上的腰形槽孔6a是由左右两个半圆孔与上平面6b和下平面6c两个平行平面相切而成，在所述上平面6b后侧1/2一段设有一上抬面6d，在所述下平面6c前1/2一段设有一下沉面6e。

上述所述的轴承副7由两个套装在偏心轴9上的前轴承7a和后轴承7b组成，所述前轴承7a和后轴承7b内圈之间设置一内隔套12，所述前轴承7a外圈与所述上平面6b接触，所述后轴承7b与所述下平面6c接触。

上述所述轴承套4内孔壁上还上下设有环槽一4a和环槽二4c，所述环槽一4a和环槽二4c之间通过螺旋槽4b相连。

本发明的一种机械式简谐激振装置与现有技术相比较，其优点和有益效果主要体现在：

本发明的创新之处是用简洁的结构实现纯滚动正弦规律运动，即通过激振环上的水平环槽孔与偏心轴上各自单边受力的一对轴承，使得偏心轴随圆盘匀速转动时，轴承与激振环的上下接触面之间为纯滚动摩擦。

本发明的有益效果是结构简洁，激振轴与激振环为可拆卸的一体化结构，降低了结构高度，垂直运动部件质重量较轻及成本低的特点。

附图说明

图1是本发明的正视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图中：1、激振轴，2、端盖，3、机座，4、轴承套，4a、环槽一，4b、螺旋槽，4c、环槽二，5、圆盘，6、激振环，6a、腰形槽孔，6b、上平面，6c、下平面，6d、上抬面，6e、下沉面，7、轴承副，7a、前轴承，7b、后轴承，8、弹性挡圈，9、偏心轴，10、螺钉，11、圆锥销，12、内隔套，13、驱动轴。

具体实施方式

下面通过本发明用于车辆减振器试验台为具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

图1表示了某车辆减振器试验台的正弦激振机构，包括圆盘5、偏心轴9、弹性挡圈8、轴承副7、激振环6、激振轴1、轴承套4、机座3和端盖2；偏心轴9与圆盘5按所要求的偏心距e连接固定，激振环6与激振轴1有两个圆锥销11定位并用螺钉10固连成一体，使激振环6的腰形槽孔6a的上下平面(6b、6c)与激振轴1的轴线C保持垂直。

当圆盘5匀速旋转时，偏心轴9的中心线B绕圆盘5中心线A按圆周轨迹D旋转运动，通过轴承副7和激振环6带动激振轴1作上下往复运动，这时激振轴1的运动规律为以偏心距e为半径的正弦运动，运动振幅为偏心距e的2倍。

图2为图1的A-A剖视图，圆盘5与驱动轴13同轴连接，驱动轴13采用变频减速电机驱动，由轴承支撑安装。套装在偏心轴9的轴承副7由前轴承7a和后轴承7b组成，两轴承间装有一内隔套12，使前轴承7a和后轴承7b相互分离，在偏心轴9端部设有弹簧挡圈8使两轴承轴向固定。

激振环6上设有一贯通的腰形槽孔6a与安装在偏心轴9上的轴承副7接触，为了使两个轴承在在随偏心轴9转动时与激振环6的相对左右滑动为纯滚动，对激振环6的腰形槽6a形状进行了处理，将前轴承7a所对的下平面6c(1/2宽度)向下加工一小段距离，形成下沉面6e，使前轴承7a脱离与下平面6c接触，而只与上平面6b接触；同理，将后轴承7b所对的上平面6b(1/2宽度)向上加工一小段距离，形成上抬面6d，使后轴承7b脱离与上平面6b接触，而只与下平面6c接触，且每个轴承与腰形槽孔6a为单边接触，即前轴承7a的外圈与上平面6b接触，后轴承7b的外圈与下平面6c接触。这样，当激振轴1上行时，由前轴承7a施力，当激振轴1下行时，由后轴承7b施力。前后轴承各自承受单向载荷，轴承在受载状态下与激振环腰形孔6a的上、下平面6b、6c之间的相对运动为纯滚动。

轴承套4与机座3之间为小过盈配合，端盖2的作用是保持轴承套4轴向固定。为了使轴承套4与激振轴1之间保持良好的润滑，之间的配合为间隙配合，轴承套4材料采用锡青铜6-6-3或其它耐磨材料，在轴承套4内孔上部和下部各加工出环槽一4a和环槽二4c，并在两个环槽之间用螺旋槽4b连接，起存油作用，可使激振轴1在上下往复运动时与轴承套4的内孔之间产生油膜，增强润滑效果，减少磨损，提高使用寿命。

圆盘5的直径设计的较大，旋转过程中产生的转动惯量起飞轮作用，对载荷波动产生的速度变化能够起稳定作用。

为了使激振轴1在上下运动中不发生偏转，还应设置激振轴的防偏装置(图中省略)。

工作过程为：由变频调速电机(图中省略)带动驱动轴13匀速转动，通过圆盘5带动偏心轴9绕圆盘5轴线作偏心转动，通过安装于偏心轴9上的轴承副7向与激振环6连于一体的激振轴1施力，使之产生正弦激振。

根据正弦机构的特点，当偏心轴9上的轴承副7靠近激振环6左右两端时垂直速度最大，所施加的激振力最大；而当轴承副7位于激振环6中部时，为位移变向位置，速度为零，所受力也最小。

Claims (2)

1.一种机械式简谐激振装置，包括驱动轴（13）、圆盘（5）、偏心轴（9）、轴承副（7）、轴承套（4）和机座（3）；所述圆盘（5）与驱动轴（13）同轴连接；所述偏心轴（9）与圆盘（5）偏心安装；其特征在于：还包括激振环（6）和激振轴（1），所述激振环（6）上设有一贯通的腰形槽孔（6a），所述腰形槽孔（6a）与安装在偏心轴（9）上的轴承副（7）接触，所述激振环（6）通过螺钉（10）和圆锥销（11）与所述激振轴（1）固连成一体，所述的激振轴（1）安置在内设有轴承套（4）和上设有端盖（2）的机座（3）中；所述的激振环（6）上的腰形槽孔（6a）是由左右两个半圆孔与上平面（6b）和下平面（6c）两个平行平面相切而成，在所述上平面（6b）后侧1/2一段设有一上抬面（6d）,在所述下平面（6c）前1/2一段设有一下沉面（6e）；所述的轴承副（7）由两个套装在偏心轴（9）上的前轴承（7a）和后轴承（7b）组成，所述前轴承（7a）和后轴承（7b）内圈之间设置一内隔套（12），所述前轴承（7a）外圈与所述上平面（6b）接触，所述后轴承（7b）与所述下平面（6c）接触。

2.根据权利要求1所述的一种机械式简谐激振装置，其特征在于：所述轴承套（4）内孔壁上还上下设有环槽一（4a）和环槽二（4c），所述环槽一（4a）和环槽二（4c）之间通过螺旋槽（4b）相连。

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