一種可調(diào)幅曲柄滑塊受控激振機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種可調(diào)幅曲柄滑塊受控激振機(jī)構(gòu)，屬于振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】：
[0002] 機(jī)械式激振器具有設(shè)備簡單、價(jià)格低、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，多數(shù)采用偏心機(jī)構(gòu)、曲柄 滑塊機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)等作為激振機(jī)構(gòu)。偏心激振機(jī)構(gòu)的振幅調(diào)整需要同時(shí)改變激振頻率， 應(yīng)用于振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)無法在保持激振頻率不變的情況下進(jìn)行振幅調(diào)整；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與凸 輪機(jī)構(gòu)激振機(jī)構(gòu)在進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)則存在激振頻率單一、激振振幅調(diào)整需要停機(jī)而不能實(shí) 時(shí)在線進(jìn)行調(diào)整等問題，因此機(jī)械式激振器無法實(shí)現(xiàn)激振振幅的實(shí)時(shí)在線連續(xù)調(diào)整和多激 振頻率復(fù)合振動(dòng)輸出；只能應(yīng)用于簡單的激振試驗(yàn)。電磁式激振器通過將周期變化的電流 輸入電磁鐵線圈，在被激件與電磁鐵之間產(chǎn)生周期變化的激勵(lì)力，可以隨意控制激振頻率 與振幅，波形失真小，但是要進(jìn)行大振幅、大激振力試驗(yàn)難度大，需要的設(shè)備龐大，造價(jià)高； 液壓式激振器在性能上比較理想，容易實(shí)現(xiàn)低頻率、大振幅、大激振力激振輸出并且調(diào)整容 易，但存在制造與維護(hù)成本高、輔助設(shè)備大、使用不方便、漏油等問題。受控機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)柔 性輸出、改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能和動(dòng)力性能，主要有可調(diào)機(jī)構(gòu)、變輸入轉(zhuǎn)速機(jī)構(gòu)及混合驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)等類型，可以實(shí)現(xiàn)軌跡綜合、運(yùn)動(dòng)綜合、函數(shù)綜合及多任務(wù)輸出等，但目前還沒有可用于 機(jī)械式激振器的受控激振機(jī)構(gòu)。因而具有成本低、使用方便、便于實(shí)現(xiàn)振幅實(shí)時(shí)在線連續(xù)可 調(diào)和復(fù)合振動(dòng)輸出的機(jī)械式受控激振機(jī)構(gòu)將在振動(dòng)試驗(yàn)中發(fā)揮重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)振幅實(shí)時(shí)在線連續(xù)可調(diào)和復(fù)合振 動(dòng)輸出的機(jī)械式激振器。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：一種可調(diào)幅曲柄滑 塊受控激振機(jī)構(gòu)，由第一連桿、第二連桿、第三連桿、第一受控電機(jī)、第二受控電機(jī)、滑塊支 架、聯(lián)軸器、第一雙十字萬向聯(lián)軸器、連接桿、第二雙十字萬向聯(lián)軸器、振動(dòng)輸出軸、第一角 位移傳感器、第二角位移傳感器、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、導(dǎo)向 套筒、固定支架、底座組成；第一受控電機(jī)和第二受控電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，第一連 桿一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、聯(lián)軸器與第一受控電機(jī)相連接，由第一受控電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一連桿的 另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿一端相連接、第二連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連 桿一端相連接，第三連桿另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一雙十字萬向聯(lián)軸器、連接桿及第二雙 十字萬向聯(lián)軸器與第二受控電機(jī)相連接，由第二受控電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一連桿與第三連桿的長 度相等，滑塊支架與振動(dòng)輸出軸為剛性連接，振動(dòng)輸出軸沿導(dǎo)向套筒做直線往復(fù)激振運(yùn)動(dòng)； 第一角位移傳感器和第二角位移傳感器分別與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接。
[0004] 第一連桿和第三連桿的轉(zhuǎn)角位移由第一角位移傳感器和第二角位移傳感器測出， 控制單元MPU為單片機(jī)，通過控制單元MPU控制第一受控電機(jī)和第二受控電機(jī)來調(diào)整第一 連桿和第三連桿的轉(zhuǎn)速與相位角。
[0005] 本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于：
[0006] 1、本發(fā)明通過采用滑塊支架、振動(dòng)輸出軸及導(dǎo)向套筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了將常規(guī)的 四桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成為新型的兩自由度曲柄滑塊激振機(jī)構(gòu)。
[0007] 2、通過控制單元MPU控制第一受控電機(jī)和第二受控電機(jī)來調(diào)整第一連桿和第三 連桿的轉(zhuǎn)速及相位角實(shí)現(xiàn)了機(jī)械式兩自由度的曲柄滑塊激振機(jī)構(gòu)振幅的實(shí)時(shí)在線連續(xù)可 調(diào)及復(fù)合頻率的振動(dòng)輸出；解決了機(jī)械式激振器無法實(shí)現(xiàn)振幅實(shí)時(shí)在線連續(xù)可調(diào)的難題。
[0008] 3、通過第一雙十字萬向聯(lián)軸器、連接桿及第二雙十字萬向聯(lián)軸器的連接方式，解 決了第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的鉸鏈軸跟隨滑塊支架與振動(dòng)輸出軸沿著導(dǎo)向套筒做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生 的較大軸向與徑向位移問題。
[0009] 4、與電磁式及液壓式激振器相比，以低成本方式實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線連續(xù)可調(diào)與復(fù)合 頻率振動(dòng)輸出功能，使用方便。
【附圖說明】
[0010] 圖1 :一種可調(diào)幅曲柄滑塊受控激振機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2 : -種可調(diào)幅曲柄滑塊受控激振機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)原理圖。
[0012] 圖3 : -種可調(diào)幅曲柄滑塊受控激振機(jī)構(gòu)的工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0014] 本發(fā)明一種可調(diào)幅曲柄滑塊受控激振機(jī)構(gòu)，由第一連桿（1)、第二連桿（2)、第三 連桿（3)、第一受控電機(jī)（4)、第二受控電機(jī)（5)、滑塊支架（6)、聯(lián)軸器（7)、第一雙十字萬向 聯(lián)軸器（8)、連接桿（17)、第二雙十字萬向聯(lián)軸器（9)、振動(dòng)輸出軸（10)、第一角位移傳感器 (11)、第二角位移傳感器（12)、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副（13)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副（14)、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副（15)、第四 轉(zhuǎn)動(dòng)副（16)、導(dǎo)向套筒（18)、固定支架（19)、底座（20)組成；第一受控電機(jī)（4)和第二受控 電機(jī)（5)為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，第一連桿（1) 一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副（13)、聯(lián)軸器（7)與第 一受控電機(jī)（4)相連接，由第一受控電機(jī)（4)驅(qū)動(dòng)，第一連桿（1)的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副 (14) 與第二連桿（2) -端相連接，第二連桿（2)另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副（15)與第三連桿 (3) -端相連接，第三連桿（3)另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副（16)、第一雙十字萬向聯(lián)軸器（8)、連 接桿（17)及第二雙十字萬向聯(lián)軸器（9)與第二受控電機(jī)（5)相連接，由第二受控電機(jī)（5) 驅(qū)動(dòng)，第一連桿（1)與第三連桿（3)的長度相等，滑塊支架（6)與振動(dòng)輸出軸（10)為剛性 連接，振動(dòng)輸出軸（10)沿導(dǎo)向套筒（18)做直線往復(fù)激振運(yùn)動(dòng)；第一角位移傳感器（11)和 第二角位移傳感器（12)分別與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副（13)和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副（16)相連接。第一連桿（1) 和第三連桿（3)的轉(zhuǎn)角位移由第一角位移傳感器（11)和第二角位移傳感器（12)測出，控 制單元MPU為單片機(jī)，通過控制單元MPU控制第一受控電機(jī)（4)和第二受控電機(jī)（5)來調(diào) 整第一連桿（1)和第三連桿（3)的轉(zhuǎn)速與相位角。
[0015]對照圖1、圖3,所述第一受控電機(jī)⑷和第二受控電機(jī)（5)為步進(jìn)電機(jī)或伺服電 機(jī)，MPU分別控制第一受控電機(jī)（4)和第二受控電機(jī)（5)，第一受控電機(jī)（4)和第二受控電 機(jī)（5)分別驅(qū)動(dòng)第一連桿（1)和第三連桿（3)，因此第一連桿（1)和第三連桿（3)的轉(zhuǎn)速及 相位可以分別由MPU進(jìn)行控制，第一角位移傳感器（11)和第二角位移傳感器（12)分別與 第一轉(zhuǎn)動(dòng)副（13)和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副（16)相連接，對第一連桿（1)和第三連桿（3)的轉(zhuǎn)角位移 al、a2進(jìn)行測量并送入MPU。
[0016]對照圖2,設(shè)第一連桿（1)的長度AB為a，第二連桿（2)的長度BC為b，第三連桿 (3)的長度CD為a，第一連桿⑴和第三連桿（3)之間的相位差小=ai_a2，所述滑塊支架 (6)振動(dòng)輸出XD為：
[0017]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可調(diào)幅曲柄滑塊受控激振機(jī)構(gòu)，其特征在于由第一連桿、第二連桿、第三連桿、 第一受控電機(jī)、第二受控電機(jī)、滑塊支架、聯(lián)軸器、第一雙十字萬向聯(lián)軸器、連接桿、第二雙 十字萬向聯(lián)軸器、振動(dòng)輸出軸、第一角位移傳感器、第二角位移傳感器、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn) 動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、導(dǎo)向套筒、固定支架、底座組成；第一受控電機(jī)和第二受控 電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，第一連桿一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、聯(lián)軸器與第一受控電機(jī)相連 接，由第一受控電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿一端相連接、第二 連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連桿一端相連接，第三連桿另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第 一雙十字萬向聯(lián)軸器、連接桿及第二雙十字萬向聯(lián)軸器與第二受控電機(jī)相連接，由第二受 控電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一連桿與第三連桿的長度相等，滑塊支架與振動(dòng)輸出軸為剛性連接，振動(dòng)輸 出軸沿導(dǎo)向套筒做直線往復(fù)激振運(yùn)動(dòng)；第一角位移傳感器和第二角位移傳感器分別與第一 轉(zhuǎn)動(dòng)副和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)幅曲柄滑塊受控激振機(jī)構(gòu)，其特征在于：第一連桿 和第三連桿的轉(zhuǎn)角位移由第一角位移傳感器和第二角位移傳感器測出，控制單元MPU為單 片機(jī)，通過控制單元MPU控制第一受控電機(jī)和第二受控電機(jī)來調(diào)整第一連桿和第三連桿的 轉(zhuǎn)速與相位角。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可調(diào)幅曲柄滑塊受控激振機(jī)構(gòu)，由第一連桿、第二連桿、第三連桿、第一受控電機(jī)、第二受控電機(jī)、滑塊支架、聯(lián)軸器、第一雙十字萬向聯(lián)軸器、連接桿、第二雙十字萬向聯(lián)軸器、振動(dòng)輸出軸、第一角位移傳感器、第二角位移傳感器、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、導(dǎo)向套筒、固定支架、底座組成；第一連桿與第三連桿的長度相等，滑塊支架與振動(dòng)輸出軸為剛性連接，振動(dòng)輸出軸沿導(dǎo)向套筒做直線往復(fù)激振運(yùn)動(dòng)；本發(fā)明解決了機(jī)械式激振器無法實(shí)現(xiàn)振幅實(shí)時(shí)在線連續(xù)可調(diào)的難題，與電磁式及液壓式激振器相比，以低成本方式實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線連續(xù)可調(diào)與復(fù)合頻率振動(dòng)輸出功能，使用方便。
【IPC分類】G01M7-02
【公開號】CN104819814
【申請?zhí)枴緾N201410043855
【發(fā)明人】張鐵異, 梁旭斌, 張琦, 方宇, 陶思源, 雷發(fā)兵
【申請人】廣西大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2014年1月30日