一种力矩平衡器制造技术

本发明专利技术公开了一种力矩平衡器，包括相互啮合的从动齿轮和主动齿轮、与从动齿轮连接并绕从动齿轮中心进行旋转的负载，与主动齿轮连接并为主动齿轮提供扭矩的储能装置，通过将两齿轮的设置为变传动比运动，使瞬时啮合位置两齿轮的节线半径不断变化，进而使储能装置通过主动齿轮对从动齿轮上产生的扭矩，与负载重力产生的力矩适配并相互抵消，使负载旋转时能够稳定运行，进而使安装有该负载的装置，比如加载平板探测器的X光机稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种力矩平衡器
本专利技术涉及平衡装置领域，具体涉及一种力矩平衡器。
技术介绍
在目前的一些负载装置运动轨迹控制过程中，基于负载的所受外力和所在的瞬时位置不断变化，常常也会产生不断变化的力矩。比如在立式X光机上设置的平板探测器，需要平板探测器在竖直平面内绕固定点旋转，假设平板探测器的重力为G，平板探测器与所绕固定点的距离为L，那么平板探测器在与竖直方向呈任意α°的瞬时位置将产生力矩Tg＝G*L*sinα。这样平板探测器瞬时力矩的不断变化就会影响整个系统运转的稳定性，对X光机的正常运转造成不良影响，需要设置一些装置来平衡抵消平板探测器产生的瞬时力矩。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术公开了一种力矩平衡器，包括相互啮合的从动齿轮和主动齿轮、与从动齿轮连接并绕从动齿轮中心进行旋转的负载，与主动齿轮连接并为主动齿轮提供扭矩的储能装置，本申请通过将两齿轮的设置为变传动比运动，使节点不断变换，进而使主齿瞬时啮合半径和从齿瞬时啮合半径也不断变换，使储能装置通过主动齿轮对从动齿轮上产生的扭矩也进行不断变化，并且抵消负载在任意瞬时位置受外力产生的力矩，使负载旋转时能够稳定运行，进而使安装有该负载的装置，比如加载平板探测器的X光机稳定运行。本专利技术通过下述技术方案实现：一种力矩平衡器，包括底座组件、设于底座组件上并相互啮合的主动齿轮和从动齿轮、与主动齿轮连接的储能装置、以及与从动齿轮连接的负载；主动齿轮绕自身主齿轮心自转，从动齿轮绕自身从齿轮心自转；主动齿轮和从动齿轮之间进行变传动比传动并形成位置变化的节点；节点和主齿轮心的连线形成变化的主齿瞬时啮合半径，节点和从齿轮心的连线形成变化的从齿瞬时啮合半径；负载在从动齿轮的运动平面内绕从齿轮心进行第一旋转运动，并基于第一旋转运动时所在的瞬时位置和所受外力生成不断变化的瞬时力矩；储能装置能够对主动齿轮产生瞬时储能扭矩，并通过从动齿轮的传递，以及基于节点所在当前位置平衡所述瞬时力矩。进一步的，从动齿轮的运动平面位于竖直平面内；所述瞬时力矩由以下公式生成：Tg＝G×L×sinα其中，Tg表示瞬时力矩；G表示负载的重力；L表示力臂的长度，力臂具体为负载质心与从齿轮心之间的连线；α表示负载的瞬时夹角，即竖直方向与力臂当前位置形成的夹角。进一步的，底座组件包括底座，均设于底座上的主动轮安装架组和从动轮安装架组；力矩平衡器还包括安装于主动轮安装架组上的主动齿轮轴，安装于从动轮安装架组上的从动齿轮轴、调整机构和固定端子；主动齿轮与主动齿轮轴、从动齿轮与从动齿轮轴之间均转动连接；固定端子固设于主动齿轮端面；储能装置为卷簧并套设于主动齿轮轴，以及两端部分别为固设于固定端子上的卷簧外端和固设于主动齿轮轴上的卷簧内端；调整机构布局于主动齿轮轴上，能够实现主动齿轮轴相对主动轮安装架组的周向固定；设定α0为负载在初始位置时的初始夹角，即竖直方向与力臂初始位置形成的夹角，t为差分步，ε为差分步距；负载的瞬时夹角具体表示为：α(t)＝α0+ε*t负载瞬时力矩具体表示为：Tg(t)＝G×L×sinα(t)当α(t)＞0时：所述主齿瞬时啮合半径、从齿瞬时啮合半径、瞬时储能扭矩和扭转角的对应关系，根据如下公式生成：[R1(t+1)+R1(t)]*[β(t+1)-β(t)]＝[R2(t+1)+R2(t)]*ε其中R1(t)为主齿瞬时啮合半径；R2(t)为从齿瞬时啮合半径；Ts(t)为储能装置(6)的瞬时储能扭矩，且Ts(t)＝k*β(t)；C为从动齿轮与主动齿轮的中心距；k为储能装置的扭转系数；β为储能装置的扭转角；节点在主动齿轮运动平面上的轨迹形成主齿节线，节点在从动齿轮运动平面上的轨迹形成从齿节线。进一步的，负载在初始位置时，力臂处于竖直方向，即α0＝0°，负载的瞬时夹角具体表示为α(t)＝ε*t；当α(t)＝0时，所述主齿瞬时啮合半径、从齿瞬时啮合半径、瞬时储能扭矩为预设值，即R1(0)、R2(0)和Ts都是人工设定的大于0的常数值。进一步的，第一旋转运动具体为：负载绕从齿轮心进行往复偏摆；并且负载的运动轨迹构成第一圆弧轨迹；当负载运动至第一圆弧轨迹的一端时，所述力臂位于竖直方向；当负载运动至第一圆弧轨迹的另一端时，所述力臂与竖直方向呈固定夹角。进一步的，还包括均固设于从动齿轮端面，并且均为凸台结构的第一限位件和第二限位件；当负载运动至第一圆弧轨迹的一端时，第一限位件与从动轮安装架组一侧接触；当负载运动至第一圆弧轨迹的另一端时，第二限位件与从动轮安装架组另一侧接触。进一步的，当t＝0时，储能装置的扭转角β(0)＞0。进一步的，调整机构包括相互啮合的调整蜗轮和调整蜗杆；底座组件还包括与调整蜗杆进行转动连接的蜗杆安装架组；调整蜗轮套设于主动齿轮轴，并能够与主动齿轮轴进行同步转动。进一步的，还包括刹车机构；刹车机构设置于从动齿轮一侧，能够停止负载的第一旋转运动并使负载固定于当前位置。一种X光机，包括上述的力矩平衡器。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：通过将两齿轮的设置为变传动比运动，使瞬时啮合位置两齿轮的节线半径不断变化，进而使储能装置通过主动齿轮对从动齿轮上产生的扭矩，与负载重力产生的力矩适配并相互抵消，使负载旋转时能够稳定运行，进而使安装有该负载的装置，比如加载平板探测器的X光机稳定运行。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术一个实施例的负载运动轨迹图；图2为本专利技术一个实施例的力矩平衡器运用于X光机工作场景示意图图3为本专利技术一个实施例的力矩平衡器的第一视角图；图4为本专利技术一个实施例的图3的I处放大图；图5为本专利技术一个实施例的力矩平衡器的第二视角图；图6为本专利技术一个实施例的力矩平衡器的第三视角图；图7为本专利技术一个实施例的图6的II处放大图；图8为本专利技术一个实施例的负载运动的第一状态图；图9为本专利技术一个实施例的图8的A-A向视图；图10为本专利技术一个实施例的负载运动的第二状态图；图11为本专利技术一个实施例的负载运动的第三状态图；图12为本专利技术一个实施例的负载运动的第四状态图；图13为本专利技术一个实施例的齿轮变传动比传动原理的正视图；图14为本专利技术一个实施例的图13的俯视图；图15为本专利技术一个实施例的刹车机构的第一视角图；图16为本专利技术一个实施例的刹车机构的第二视角图；图17为本专利技术一个实施例的图16的B-B向示意图。附图中标记及对应的零部件名称：1-底座组件、1A-底座、1B-主动轮安装架组、1C-从动轮安装架组、1D-蜗杆安装架组、2-从动齿轮、O2-从齿轮心、3-主动齿轮、3A-主动齿轮安装盘、O1-主齿轮心、4-连杆、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种力矩平衡器，其特征在于：包括底座组件(1)、设于底座组件(1)上并相互啮合的主动齿轮(3)和从动齿轮(2)、与主动齿轮(3)连接的储能装置(6)以及与从动齿轮(2)连接的负载(5)；/n主动齿轮(3)绕自身主齿轮心(O

【技术特征摘要】
1.一种力矩平衡器，其特征在于：包括底座组件(1)、设于底座组件(1)上并相互啮合的主动齿轮(3)和从动齿轮(2)、与主动齿轮(3)连接的储能装置(6)以及与从动齿轮(2)连接的负载(5)；
主动齿轮(3)绕自身主齿轮心(O1)自转，从动齿轮(2)绕自身从齿轮心(O2)自转；主动齿轮(3)和从动齿轮(2)之间进行变传动比传动并形成位置变化的节点(P)；节点(P)和主齿轮心(O1)的连线形成变化的主齿瞬时啮合半径，节点(P)和从齿轮心(O2)的连线形成变化的从齿瞬时啮合半径；
负载(5)在从动齿轮(2)的运动平面内绕从齿轮心(O2)进行第一旋转运动，并基于第一旋转运动时所在的瞬时位置和所受外力生成不断变化的瞬时力矩；
储能装置(6)能够对主动齿轮(3)产生瞬时储能扭矩，并通过从动齿轮(2)的传递，以及基于节点(P)所在当前位置平衡所述瞬时力矩。


2.根据权利要求1所述的一种力矩平衡器，其特征在于：从动齿轮(2)的运动平面位于竖直平面内；
所述瞬时力矩由以下公式生成：
Tg＝G×L×sinα
其中，Tg表示瞬时力矩；G表示负载(5)的重力；L表示力臂的长度，力臂具体为负载(5)质心与从齿轮心(O2)之间的连线；α表示负载(5)的瞬时夹角，即竖直方向与力臂当前位置形成的夹角。


3.根据权利要求2所述的一种力矩平衡器，其特征在于：
底座组件(1)包括底座(1A)，设于底座(1A)上的主动轮安装架组(1B)和从动轮安装架组(1C)；
力矩平衡器还包括安装于主动轮安装架组(1B)上的主动齿轮轴(11)，安装于从动轮安装架组(1C)上的从动齿轮轴(10)、调整机构(8)和固定端子(7)；主动齿轮(3)与主动齿轮轴(11)之间、从动齿轮(2)与从动齿轮轴(10)之间均转动连接；固定端子(7)固设于主动齿轮(3)端面；
储能装置(6)为卷簧并套设于主动齿轮轴(11)，以及两端分别为固设于固定端子(7)上的卷簧外端和固设于主动齿轮轴(11)上的卷簧内端；调整机构(8)布局于主动齿轮轴(11)上，能够实现主动齿轮轴(11)相对主动轮安装架组(1B)的周向固定；
设定α0为负载(5)在初始位置时的初始夹角，即竖直方向与力臂初始位置形成的夹角，t为差分步，ε为差分步距；负载(5)的瞬时夹角表示为：
α(t)＝α0+ε*t
负载(5)瞬时力矩表示为：
Tg(t)＝G×L×sinα(t)
当α(t)＞0时：
所述主齿瞬时啮合半径、从齿瞬时啮合半径、瞬时储能扭矩和扭转角的对应关系，根据以下公式生成：
[R1...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆世先，羿应财，王政钧，李仁攀，吴胜勇，
申请(专利权)人：成都开图医疗系统科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51