一种惯质系数可变可双向旋转棘轮式滚珠丝杠惯容器制造技术

本发明专利技术公开一种惯质系数可变可双向旋转棘轮式滚珠丝杠惯容器，包括正向飞轮组件与反向飞轮组件；正向飞轮组件包括正向拨轮、正向飞轮盘与正向展开机构，正向拨轮固定套设在丝杠螺母组件上，正向飞轮盘套与正向拨轮组成棘轮结构，正向展开机构设在正向飞轮盘上，以改变正向飞轮盘的回转半径；反向飞轮组件包括反向拨轮、反向飞轮盘与反向展开机构，反向飞轮与反向拨轮组成棘轮结构，反向展开机构设在反向飞轮盘上，以改变反向飞轮盘的回转半径。实现了在不改变飞轮旋转方向的情况下，减小了滚珠丝杠惯容切换运动方向时因飞轮旋向改变造成的冲击。同时在不增加额外装置且不利用额外能量的前提下，实现了飞轮转动惯量的连续可变且自适应于不同工况。且自适应于不同工况。且自适应于不同工况。

【技术实现步骤摘要】
一种惯质系数可变可双向旋转棘轮式滚珠丝杠惯容器


[0001]本专利技术涉及飞轮式惯容器减振
，具体是一种惯质系数可变可双向旋转棘轮式滚珠丝杠惯容器，尤其是一种包含滚惯质系数可变且可双向旋转的棘轮式飞轮的滚珠丝杠惯容器。

技术介绍

[0002]2001年，剑桥大学Smith专利技术了“惯容器”。这种新型机械元件可以通过很小的结构质量提供非常大的惯性量。理想的惯容器元件定义为一种具有两个相对独立且自由运动端点的单通道机械元件，两端点受力大小相等且方向相反，并且与相对加速度成比例。根据结构原理，惯容器分为机械型、液压型、机电型和电磁型等四类。此外，根据传递运动的相对关系还可分为同轴直线型、平行轴型、扭转型等种类。而直线型机械惯容器最为常见，其由用以实现运动转换的传动机构和用以储存能量并提供主要转动惯量的飞轮组成。
[0003]对于一个圆盘状飞轮，其绕长度方向转动的转动惯量与其半径成二次方关系，即其中J为转动惯量，m为飞轮质量，R为飞轮半径。当飞轮质量不变时，其回转半径增大，则飞轮的转动惯量增大。对于带有固定转动惯量飞轮的惯容器，其惯质系数无法适应变化的工况，尤其是大载荷作用瞬间，转动惯量的不可变造成的冲击效应，极大地限制了惯容器的使用效能。
[0004]对于滚珠丝杠惯容，其虚拟质量，亦称作惯质系数b的表达式为：其中I为旋转部件(主要为飞轮)绕其转轴的转动惯量，P为滚珠丝杠副导程。现有技术中一般采用单个飞轮，在滚珠丝杠惯容改变飞轮旋向时造成的冲击会对滚珠丝杠惯容平顺性产生影响。

技术实现思路
r/>[0005]针对上述现有技术中一般惯容器所用飞轮转动惯量不可变，难以承受瞬时大载荷的缺点，并克服一般滚珠丝杠惯容改变飞轮旋向时造成的冲击对滚珠丝杠惯容平顺性的影响问题，本专利技术提供一种惯质系数可变可双向旋转棘轮式滚珠丝杠惯容器，保证了滚珠丝杠惯容运动方向切换时惯质系数的不变；而各飞轮无需改变旋转方向，从而降低了滚珠丝杠惯容因飞轮旋向更换而造成的冲击，同时在不增加额外装置且不利用额外能量的前提下，实现了飞轮转动惯量的连续可变且自适应于不同工况。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种惯质系数可变可双向旋转棘轮式滚珠丝杠惯容器，包括壳体、滚珠丝杠以及至少一组飞轮装置，所述壳体内设有容纳腔，所述飞轮装置转动连接在滚珠丝杠上并位于容纳腔内；
[0007]所述飞轮装置包括丝杠螺母组件、至少一个正向飞轮组件与至少一个反向飞轮组件，所述丝杠螺母组件与滚珠丝杠螺纹配合组成滚珠丝杠副；
[0008]所述正向飞轮组件包括正向拨轮、正向飞轮盘、正向棘爪机构与正向展开机构，所述正向拨轮固定套设在丝杠螺母组件上，所述正向飞轮盘套设在正向拨轮上并通过正向棘爪机构与正向拨轮配合组成第一棘轮结构，所述正向展开机构设在正向飞轮盘上，以用于在正向飞轮盘的旋转过程中自适应改变正向飞轮盘的回转半径；
[0009]所述反向飞轮组件包括反向拨轮、反向飞轮盘、反向棘爪机构与反向展开机构，所述反向拨轮固定套设在丝杠螺母组件上，所述反向飞轮盘套设在反向拨轮上并通过反向棘爪机构与反向拨轮配合组成第二棘轮结构，所述反向展开机构设在反向飞轮盘上，以用于在反向飞轮盘的旋转过程中自适应改变反向飞轮盘的回转半径；
[0010]所述正向飞轮盘与反向飞轮盘的旋转方向相反，所述正向飞轮组件与反向飞轮组件的质量与转动惯量相等；
[0011]同一组飞轮装置中，所述正向飞轮组件与反向飞轮组件的数量相等。
[0012]在其中一个实施例中，所述正向拨轮与正向飞轮盘均为圆环结构，所述正向棘爪机构包括第一棘轮槽、第一棘爪槽、第一棘爪与第一扭转弹簧；
[0013]所述第一棘轮槽设在正向拨轮的外环边缘与正向飞轮盘的内环边缘中的一个上，所述第一棘爪槽设在正向拨轮的外环边缘与正向飞轮盘边缘的内环中的另一个上，所述第一棘爪的尾端转动连接在第一棘爪槽内，所述第一棘爪的首端与第一棘轮槽接触配合，且所述第一棘爪仅具有沿第一棘轮槽一个方向运动的行程；
[0014]所述第一扭转弹簧设在第一棘爪槽内与第一棘爪相邻的位置，且所述第一扭转弹簧的一端抵接第一棘爪，另一端抵接第一棘爪槽的槽壁，使得第一棘爪的首端在第一扭转弹簧的预紧力作用下与第一棘轮槽的槽壁时刻接触。
[0015]在其中一个实施例中，所述正向飞轮组件还包括第一飞轮防飞压盖，所述第一飞轮防飞压盖固定设在正向飞轮盘上且覆盖第一棘轮槽与第一棘爪之间的配合位置。
[0016]在其中一个实施例中，所述正向展开机构包括若干正向展开飞轮；
[0017]所述正向飞轮盘的边缘位置沿正向飞轮盘的周向间隔设有若干与正向展开飞轮一一对应的正向飞轮连接部；
[0018]所述正向展开飞轮的首端转动连接在对应正向飞轮连接部上靠近其首端的位置；
[0019]所述正向展开飞轮的尾端在正向展开飞轮的转动过程中具有靠近或远离对应正向飞轮连接部尾端的行程，进而实现正向飞轮盘的回转半径连续可变。
[0020]在其中一个实施例中，所述正向飞轮连接部上靠近其首端的位置设有第二扭转弹簧，所述第二扭转弹簧的一端抵接在对应正向飞轮连接部的首端，另一端抵接在对应正向展开飞轮的首端，所述第二扭转弹簧具有预紧力；
[0021]当所述正向飞轮盘处于静置状态时，在所述第二扭转弹簧的预紧力的作用下，使得正向展开飞轮的尾端处于最接近对应正向飞轮连接部尾端的状态；
[0022]当所述正向飞轮盘的转速逐渐提升时且旋转离心力大于第二扭转弹簧的预紧力时，各所述正向展开飞轮的尾端逐渐远离对应正向飞轮连接部的尾端。
[0023]在其中一个实施例中，所述反向拨轮与反向飞轮盘均为圆环结构，所述反向棘爪机构包括第二棘轮槽、第二棘爪槽、第二棘爪与第三扭转弹簧；
[0024]所述第二棘轮槽设在反向拨轮的外环边缘与反向飞轮盘的内环边缘中的一个上，所述第二棘爪槽设在反向拨轮的外环边缘与反向飞轮盘边缘的内环中的另一个上，所述第
二棘爪的尾端转动连接在第二棘爪槽内，所述第二棘爪的首端与第二棘轮槽接触配合，且所述第二棘爪仅具有沿第二棘轮槽一个方向运动的行程；
[0025]所述第三扭转弹簧设在第二棘爪槽内与第二棘爪相邻的位置，且所述第三扭转弹簧的一端抵接第二棘爪，另一端抵接第二棘爪槽的槽壁，使得第二棘爪的首端在第三扭转弹簧的预紧力作用下与第二棘轮槽的槽壁时刻接触。
[0026]在其中一个实施例中，所述反向飞轮组件还包括第二飞轮防飞压盖，所述第二飞轮防飞压盖固定设在反向飞轮盘上且覆盖第二棘轮槽与第二棘爪之间的配合位置。
[0027]在其中一个实施例中，所述反向展开机构包括若干反向展开飞轮；
[0028]所述反向飞轮盘的边缘位置沿反向飞轮盘的周向间隔设有若干与反向展开飞轮一一对应的反向飞轮连接部；
[0029]所述反向展开飞轮的首端转动连接在对应反向飞轮连接部上靠近其首端的位置；
[0030]所述反向展开飞轮的尾端在反向展开飞轮的转动过程中具有靠近或远离对应反向飞轮连接部尾端的行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惯质系数可变可双向旋转棘轮式滚珠丝杠惯容器，其特征在于，包括壳体、滚珠丝杠以及至少一组飞轮装置，所述壳体内设有容纳腔，所述飞轮装置转动连接在滚珠丝杠上并位于容纳腔内；所述飞轮装置包括丝杠螺母组件、至少一个正向飞轮组件与至少一个反向飞轮组件，所述丝杠螺母组件与滚珠丝杠螺纹配合组成滚珠丝杠副；所述正向飞轮组件包括正向拨轮、正向飞轮盘、正向棘爪机构与正向展开机构，所述正向拨轮固定套设在丝杠螺母组件上，所述正向飞轮盘套设在正向拨轮上并通过正向棘爪机构与正向拨轮配合组成第一棘轮结构，所述正向展开机构设在正向飞轮盘上，以用于在正向飞轮盘的旋转过程中自适应改变正向飞轮盘的回转半径；所述反向飞轮组件包括反向拨轮、反向飞轮盘、反向棘爪机构与反向展开机构，所述反向拨轮固定套设在丝杠螺母组件上，所述反向飞轮盘套设在反向拨轮上并通过反向棘爪机构与反向拨轮配合组成第二棘轮结构，所述反向展开机构设在反向飞轮盘上，以用于在反向飞轮盘的旋转过程中自适应改变反向飞轮盘的回转半径；所述正向飞轮盘与反向飞轮盘的旋转方向相反，所述正向飞轮组件与反向飞轮组件的质量与转动惯量相等；同一组飞轮装置中，所述正向飞轮组件与反向飞轮组件的数量相等。2.根据权利要求1所述惯质系数可变可双向旋转棘轮式滚珠丝杠惯容器，其特征在于，所述正向拨轮与正向飞轮盘均为圆环结构，所述正向棘爪机构包括第一棘轮槽、第一棘爪槽、第一棘爪与第一扭转弹簧；所述第一棘轮槽设在正向拨轮的外环边缘与正向飞轮盘的内环边缘中的一个上，所述第一棘爪槽设在正向拨轮的外环边缘与正向飞轮盘边缘的内环中的另一个上，所述第一棘爪的尾端转动连接在第一棘爪槽内，所述第一棘爪的首端与第一棘轮槽接触配合，且所述第一棘爪仅具有沿第一棘轮槽一个方向运动的行程；所述第一扭转弹簧设在第一棘爪槽内与第一棘爪相邻的位置，且所述第一扭转弹簧的一端抵接第一棘爪，另一端抵接第一棘爪槽的槽壁，使得第一棘爪的首端在第一扭转弹簧的预紧力作用下与第一棘轮槽的槽壁时刻接触。3.根据权利要求2所述惯质系数可变可双向旋转棘轮式滚珠丝杠惯容器，其特征在于，所述正向飞轮组件还包括第一飞轮防飞压盖，所述第一飞轮防飞压盖固定设在正向飞轮盘上且覆盖第一棘轮槽与第一棘爪之间的配合位置。4.根据权利要求1或2或3所述惯质系数可变可双向旋转棘轮式滚珠丝杠惯容器，其特征在于，所述正向展开机构包括若干正向展开飞轮；所述正向飞轮盘的边缘位置沿正向飞轮盘的周向间隔设有若干与正向展开飞轮一一对应的正向飞轮连接部；所述正向展开飞轮的首端转动连接在对应正向飞轮连接部上靠近其首端的位置；所述正向展开飞轮的尾端在正向展开飞轮的转动过程中具有靠近或远离对应正向飞轮连接部尾端的行程，进而实现正向飞轮盘的回转半径连续可变。5.根据权利要求4所述惯质系数可变可双向旋转棘轮式滚珠丝杠惯容器，其特征在于，所述正向飞轮连接部上靠近其首端的位置设有第二扭转弹簧，所述第二扭转弹簧的一端抵接在对应正向飞轮连接部的首端，另一端抵接在对应正向展开飞轮的首端，所述第二扭转
弹簧具有预紧力；当所述正向飞轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：程哲，胡茑庆，李月昊，肖卓，陈凌，胡蛟，周洋，郭策，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：