CN104820446B - 一种曲面恒力机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种曲面恒力机构，该机构由基座组件、推力组件和恒力组件组成；所述基座组件由盖板、外筒和底板组成，各部分依次固连；所述推力组件由螺钉、上限位杆、弹簧、下限位杆和楔块组件组成，各部分依次连接；所述楔块组件由楔块、滚动轴承和心轴组成，滚动轴承通过心轴安装在楔块上；推力组件安装在基座组件中；所述恒力组件由滚子组件和曲面推杆组成，滚子组件与曲面推杆接触；所述滚子组件由支撑架、滚动轴承和心轴组成，滚动轴承通过心轴安装在楔块上；恒力组件安装在基座组件中，并和推力组件接触。本发明具有体积小、结构简单、可靠性高，不受安装位置限制的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种恒力加载机构，尤其涉及一种曲面恒力机构。
背景技术
恒力机构在诸多领域得到广泛应用，如卷纸、材料试验、航天设备、热力发电等，对设备的安全性和可靠性有重要影响。而目前能够获得的恒力的方法有：机电一体化控制，重力平衡等方法。机电一体化控制通过反馈作用可以实现力的精确控制，但是一般情况下该结构较为复杂、体积较大、可靠性不高。重力平衡法通过重物受到的重力作为恒力的输入，可以获得很高的精度，但是这种装置对安装位置要求较高，难以满足实际应用条件。
发明内容
本发明的目的在于克服现有恒力机构存在的上述不足，提供一种体积小、结构简单、可靠性高的曲面恒力机构。
本发明采用以下技术方案。
本发明的曲面恒力机构由基座组件、推力组件和恒力组件组成：
1）所述基座组件由盖板、外筒和底板组成；盖板、外筒和底板依次固连；
2）所述推力组件由螺钉、上限位杆、弹簧、下限位杆和楔块组件组成；螺钉、上限位杆、弹簧、下限位杆和楔块组件依次连接；上限位杆与盖板通过螺钉连接，楔块组件与外筒内的滑槽接触；所述楔块组件由楔块、滚动轴承和心轴组成；滚动轴承通过心轴固定在楔块上，楔块组件通过滚动轴承与外筒内的滑槽接触；
3）所述恒力组件由滚子组件和曲面推杆组成；滚子组件与曲面推杆的曲面接触；滚子组件安装在底板上，滚子组件与楔块的斜面接触，曲面推杆穿过压板中心；所述滚子组件由支撑架、滚动轴承和心轴组成；滚动轴承通过心轴固定在支撑架上，滚子组件通过滚动轴承与曲面推杆、楔块和底板接触。
上述方案中，楔块组件上不同心轴上的滚动轴承之间错开安装，滚动轴承对称布置，使得整体结构更加紧凑，受力情况较好。
上述方案中，滚子组件上不同心轴上的滚动轴承之间错开安装，滚动轴承对称布置，使得整体结构更加紧凑，受力情况较好。
上述方案中,推力组件和恒力组件数量相同，至少为两组，且围绕着曲面推杆中心线均匀分布。
本发明恒力实现原理为力分解原理。具体实现方式：弹簧产生的力作用到滚子组件上的滚子，滚子与曲面推杆的曲面接触，滚子随滚子组件向远离底板中心移动的过程中，弹簧被压缩，一方面弹簧作用在滚子上的力增大，另一方面滚子与曲面接触点的斜率增大，最终效果是使得滚子与斜面之间的作用力在垂直于滚子运动方向上的分力保持不变，并将这个力作为输出，从而实现恒力。
本发明的有益效果是：1.本发明采用纯机械结构，可靠性高；2.采用力分解原理，原理与结构简单，使得机构体积减小；3.不是通过重力产生恒力，不受安装位置的限制。
附图说明
图1为曲面恒力机构的主剖视图。
图2为恒力机构的结构简图。
图3为楔块组件的整体结构图。
图4为滚子组件的整体结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种实施例的结构形式，本实施例中，恒力机构重要包括基座组件、推力组件和恒力组件；
所述基座组件由盖板（1）、外筒（2）和底板（3）组成；盖板（1）、外筒（2）和底板（3）依次固连；
所述推力组件由螺钉（4）、上限位杆（5）、弹簧（6）、下限位杆（7）和楔块组件组成；螺钉（4）、上限位杆（5）、弹簧（6）、下限位杆（7）和楔块组件依次连接；上限位杆（5）与盖板（1）通过螺钉（4）连接，楔块组件与外筒（2）内的滑槽接触；
所述楔块组件由楔块（8）、滚动轴承（9）和心轴（10）组成；滚动轴承（9）通过心轴（10）固定在楔块（8）上，楔块组件通过滚动轴承（9）与外筒（2）内的滑槽接触。楔块组件上不同心轴（10）上的滚动轴承（9）之间错开安装，滚动轴承（9）对称布置。
所述恒力组件由滚子组件和曲面推杆（11）组成；滚子组件与曲面推杆（11）的曲面接触；滚子组件安装在底板（3）上，滚子组件与楔块组件接触，曲面推杆（11）穿过盖板（1）中心。
所述滚子组件由支撑架（12）、滚动轴承（13）和心轴（14）组成；滚动轴承通过心轴固定在支撑架上，滚子组件通过滚动轴承与曲面推杆、楔块和底板接触。滚子组件上不同心轴（14）上的滚动轴承（13）之间错开安装，滚动轴承（13）对称布置。
整个装置呈对称分布。初始状态时，两个滚子组件接触，曲面推杆（11）与两个滚子组件同时接触。弹簧（6）有一定的预压，且预压长度与轴承（13）半径相等，为了使弹簧的预压长度较为精确，通过螺钉（4）进行微调。预压完成后，将曲面推杆（11）往下压，使其接触底板（3），并将曲面推杆（11）上端与被作用部件接触。当作用在曲面推杆（11）上端的压力略微减小，曲面推杆（11）就会往上移动，直到施加在被作用部件上的力达到设定的恒力。
如图2（a）所示为恒力机构结构简图，由一个圆和一条曲线组成，圆只能沿x轴做水平运动，曲线只能沿y轴做上下运动。当圆处于位置A时，曲线的受力情况如图（b）所示，并根据作用力和反作用力的关系知，所受合力为∑F，沿水平方向上的分力为F，沿竖直方向上的分力为FN；当圆运动到位置A’时，曲线受到的合力为∑F’，由于水平方向分力F的大小和合力的夹角满足一定的函数关系，使沿竖直方向上的分力还是为FN，并将这个力作为输出，达到恒力效果。
如图3所示为楔块组件的整体结构图，安装在不同心轴（10）上的滚动轴承（9）之间错开安装，可以使整体结构更加紧凑，滚动轴承（9）关于中间平面对称，使得整体结构受力情况较好。
如图4所示为滚子组件的整体结构图，安装在不同心轴（14）上的滚动轴承（13）之间错开安装，可以使整体结构更加紧凑，滚动轴承（13）关于中间平面对称，使得整体结构受力情况较好。
Claims (4)
1.一种曲面恒力机构，其特征在于：其包括基座组件、推力组件和恒力组件；
所述基座组件由盖板（1）、外筒（2）和底板（3）组成；盖板（1）、外筒（2）和底板（3）依次固连；
所述推力组件由螺钉（4）、上限位杆（5）、弹簧（6）、下限位杆（7）和楔块组件组成；螺钉（4）、上限位杆（5）、弹簧（6）、下限位杆（7）和楔块组件依次连接；上限位杆（5）与盖板（1）通过螺钉（4）连接，楔块组件与外筒（2）内的滑槽接触；
所述楔块组件由楔块（8）、滚动轴承（9）和心轴（10）组成；滚动轴承（9）通过心轴（10）固定在楔块（8）上，楔块组件通过滚动轴承（9）与外筒（2）内的滑槽接触；
所述恒力组件由滚子组件和曲面推杆（11）组成；滚子组件与曲面推杆（11）的曲面接触；滚子组件安装在底板（3）上，滚子组件与楔块组件接触，曲面推杆（11）穿过盖板（1）中心；
所述滚子组件由支撑架（12）、滚动轴承（13）和心轴（14）组成；滚动轴承（13）通过心轴（14）固定在支撑架（12）上，滚子组件通过滚动轴承（13）与曲面推杆（8）、楔块（9）和底板（3）接触。
2.根据权利要求1所述的曲面恒力机构，其特征在于：楔块组件上不同心轴（10）上的滚动轴承（9）之间错开安装，滚动轴承（9）对称布置。
3.根据权利要求1所述的曲面恒力机构，其特征在于：滚子组件上不同心轴（14）上的滚动轴承（13）之间错开安装，滚动轴承（13）对称布置。
4.根据权利要求1所述的曲面恒力机构,其特征在于：推力组件和恒力组件数量相同，至少为两组，且围绕着曲面推杆（11）中心线均匀分布。
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