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【发明授权】一种用于并联机床减振的三维阻尼铰链座_南京理工大学_201910288180.0 

申请/专利权人:南京理工大学

申请日:2019-04-11

公开(公告)日:2021-04-27

公开(公告)号:CN110026810B

主分类号:B23Q11/00(20060101)

分类号:B23Q11/00(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.04.27#授权;2019.08.13#实质审查的生效;2019.07.19#公开

摘要:本发明公开了一种用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,包括上缸盖、阻尼液囊、刚性多孔板、支撑板、下缸盖、铰链套;上下缸盖分别与铰链套上下端固连;阻尼液囊、刚性多孔板、支撑板从内向外依次设置在上下缸盖之间的空腔内;支撑板与上下缸盖固连;刚性多孔板内外侧分别与阻尼液囊、支撑板固连;阻尼液囊与铰链套贴合;多个阻尼液囊布置在铰链套一周,相邻阻尼液囊之间通过毛细输油管相连;刚性多孔板与上缸盖之间设有储油空腔,上下储油空腔的液体通过刚性多孔板相连通;铰链套与阻尼液囊之间设有第二密封圈;上下缸盖相对铰链套对称布置;上下缸盖均呈齿状结构;齿数为2n,n≥2;支撑板上设有对应齿的位多个缝。本发明可实现多维减振。

主权项:1.一种用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,其特征在于,包括上缸盖2、阻尼液囊3、刚性多孔板4-1、支撑板4-2、下缸盖5、铰链套6;所述上缸盖2、下缸盖5分别与铰链套6上下端固连;所述阻尼液囊3、刚性多孔板4-1、支撑板4-2从内向外依次设置在上缸盖2、下缸盖5之间的空腔内;所述支撑板4-2与上缸盖2和下缸盖5固连;所述刚性多孔板4-1外侧与支撑板4-2固连,内侧与阻尼液囊3固连;所述阻尼液囊3与铰链套6贴合;所述阻尼液囊3为多个,均匀布置在铰链套6一周,相邻两个阻尼液囊3之间通过毛细输油管相连通;所述刚性多孔板4-1与上缸盖2、下缸盖5之间分别设有储油空腔,上下两个储油空腔的液体可通过刚性多孔板4-1相连通;所述上缸盖2、下缸盖5与支撑板4-2之间均设有第一密封圈4-3;所述铰链套6与阻尼液囊3之间设有第二密封圈6-1;所述上缸盖2、下缸盖5相对铰链套6对称布置;所述上缸盖2、下缸盖5均呈齿状结构,且齿状均匀布置;齿状结构齿数为2n,n≥2;所述支撑板4-2上设有多个缝4-4,且缝4-4位于对应齿的位置。

全文数据:一种用于并联机床减振的三维阻尼铰链座技术领域本发明涉及阻尼减振领域,特别是涉及一种用于并联机床减振的三维阻尼铰链座。背景技术粘滞阻尼器是作为一种优良的耗能减振结构件在机械、车辆、航天和军事工程得到广泛应用。常见的粘滞阻尼器为液压油缸式,其主要由活塞头、活塞杆、缸体和密封件组成,活塞头设有若干小孔或与缸体之间留有适当径向间隙,活塞头将油缸内部的阻尼腔体分成两个阻尼腔室,阻尼腔室内充有粘度较高的粘滞液体,当活塞相对于油缸运动时,密闭于受压一侧阻尼腔室内的液体受挤压,压力升高,从活塞头与缸体之间的间隙或小孔流到另一阻尼腔室,两阻尼腔室压力差形成对活塞头的运动阻力做功,将机械能转化为热能,从而达到吸收外界能量的目的,是一种与活塞运动速度相关的阻尼器,因此可应用于缓冲和抑制大幅振动的场合。并联机床是一种高速精密的设备,工作中振动特性为高频、微振幅,并且为多维振动。并联机床床身阻尼由其结构和材料决定,专门设置阻尼器既复杂又效果不佳;电动缸结构复杂,安装阻尼器比较困难,在并联机床的运动支链与床身的连接处设置阻尼器可以有效抑制来自于机床动平台与运动支链的振动,并且可以降低设计和安装的难度。中国专利CN101956780A公开了一种粘滞阻尼器,该机构将缸体两端的弹性体与缸体和活塞杆硫化成一体,提高了机构的初始刚度,但仍无法满足并联机床的刚度要求,且无法实现多维减振;中国专利CN104154170A公布了一种并联构型的多维减振平台,是将多个活塞阻尼器并联构成的减振装置,可以实现多维减振,并且刚度、阻尼都可以调节,应用于重要仪器设备的隔振场合。但其运动范围大,无法满足并联机床的刚度要求和抑制高频微幅振动的要求。发明内容本发明的目的在于提供一种用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,在保证铰链姿态不变的条件下,提供三个方向的阻尼力,实现多维减振。实现本发明目的的技术解决方案为:一种用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,包括上缸盖、阻尼液囊、刚性多孔板、支撑板、下缸盖、铰链套;所述上缸盖、下缸盖分别与铰链套上下端固连;所述阻尼液囊、刚性多孔板、支撑板从内向外依次设置在上缸盖、下缸盖之间的空腔内;所述支撑板与上缸盖和下缸盖固连;所述刚性多孔板外侧与支撑板固连,内侧与阻尼液囊固连;所述阻尼液囊与铰链套贴合;所述阻尼液囊为多个,均匀布置在铰链套一周,相邻两个阻尼液囊之间通过毛细输油管相连通;所述刚性多孔板与上缸盖、下缸盖之间分别设有储油空腔,上下两个储油空腔的液体可通过刚性多孔板相连通;所述上缸盖、下缸盖与支撑板之间均设有第一密封圈;所述铰链套与阻尼液囊之间设有第二密封圈;所述上缸盖、下缸盖相对铰链套对称布置;所述上缸盖、下缸盖均呈齿状结构,且齿状均匀布置;齿状结构齿数为2n,n≥2;所述支撑板上设有多个缝,且缝位于对应齿的位置。本发明与现有技术相比,其显著优点是:1通过设计柔性结构,使结构可以产生弹性变形,可以在微小振幅的条件下产生较大的水平方向和竖直方向的三维阻尼力,实现三维减振。2采用平行约束结构,能有效保持被安装铰链的姿态,使之在受到任何方向载荷而振动时,均为平动。3结构具有较高的运动刚度,且可以通过改变结构尺寸按要求调整刚度。附图说明图1为本发明用于机床减振的三维阻尼铰链座立体结构示意图。图2为本发明用于机床减振的三维阻尼铰链座结构剖视图。图3为本发明柔性铰链结构放大图。图4为本发明密封装置放大图。图5为本发明缸盖结构剖视图。图6为本发明刚性多孔板立体结构示意图。图7为本发明横向阻尼液囊立体结构示意图。图8为本发明横向阻尼液囊局部剖视图。图9为本发明横向阻尼液囊剖视图。图10为本发明垂直方向减振等效示意图。图11为本发明水平方向减振等效示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。结合图1至图11,本发明的一种用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,包括上缸盖2、阻尼液囊3、刚性多孔板4-1、支撑板4-2、下缸盖5、铰链套6;所述上缸盖2、下缸盖5分别与铰链套6上下端固连;所述阻尼液囊3、刚性多孔板4-1、支撑板4-2从内向外依次设置在上缸盖2、下缸盖5之间的空腔内;所述支撑板4-2与上缸盖2和下缸盖5固连;所述刚性多孔板4-1外侧与支撑板4-2固连,内侧与阻尼液囊3固连;所述阻尼液囊3与铰链套6贴合,打压后与铰链套6形成紧配合。所述阻尼液囊3为多个,均匀布置在铰链套6一周,相邻两个阻尼液囊3之间通过毛细输油管相连通;所述刚性多孔板4-1与上缸盖2、下缸盖5之间分别设有储油空腔,上下两个储油空腔的液体可通过刚性多孔板4-1相连通;所述上缸盖2、下缸盖5与支撑板4-2之间均设有第一密封圈4-3,防止储油腔内的液体外溢;所述铰链套6与阻尼液囊3之间设有第二密封圈6-1,防止上下储油腔的液体窜流;所述上缸盖2、下缸盖5均呈齿状结构,且齿状均匀布置;所述上缸盖2、下缸盖5相对铰链套6对称布置;齿状结构齿数为2n,n≥2;上缸盖2和下缸盖5沿径向上至少有两对齿对,在垂直于齿对的方向上,上缸盖2、下缸盖5容易产生弹性变形;如图1,X轴方向上有一对齿对,垂直于齿对的方向即Y轴,上缸盖2、下缸盖5容易产生弹性变形。所述支撑板4-2上设有多个缝4-4,且缝4-4位于对应齿的位置;缝4-4用以减小支撑板4-2沿径向方向的刚度,使得上缸盖2、下缸盖5和铰链套6一起可相对支撑板4-2沿径向发生平动。进一步的,所述上缸盖2上、下端面均设有一圈环形槽2-1,用于减小上缸盖2厚度方向的刚度,使得上缸盖2沿其厚度方向上更加容易产生弹性变形。进一步的,所述下缸盖5上、下端面也设有一圈环形槽2-1,用于减小下缸盖5厚度方向的刚度,使得下缸盖5沿其厚度方向上更加容易产生弹性变形。优选的,所述环形槽2-1对应于在刚性多孔板4-1外边缘。结合图5,进一步的,所述上缸盖2每齿的中心线上下端面均设有横向凹槽2-2;且上下端面的凹槽2-2相错布置;凹槽2-2将每个齿分成两部分,使得每个齿的中心线位置刚度低,可以产生错动;结合图11,当受到垂直齿对方向的力而发生微幅变形时,齿等同于一个平行四边形机构,保证上下盖板沿水平方向平动。作为一种实施方式,所述上缸盖2、下缸盖5、支撑板4-2通过螺栓7相连,螺栓连接上缸盖2和下缸盖5齿状结构的位置。优选的,所述支撑板4-2上设有多组连接孔,每组连接孔包括两个通孔4-5,每个通孔上均设有螺栓7;该结构等效于图10所示的机构,与铰链套6固连的上下缸盖构成平行四边形约束,使得铰链套6既可以保证平动又可以在Z轴的方向上做微幅移动。作为一种实施方式,所述上缸盖2上设有输油口接头1,以对储油空腔进行注油。在一些实施方式中,所述上缸盖2与铰链套6采用焊接方式固连;所述下缸盖5通过螺钉5-1与铰链套6固连;下缸盖5与铰链套6之间采用密封铜圈6-2密封,防止下端储油空腔中的粘滞液体外泄。作为一种实施方式,所述的上下缸盖设计为对称六齿状结构,相对的两齿组成齿对,每齿的中心沿线开有横条状系列凹坑2-2,当受到垂直齿对方向的力而发生微幅变形时,齿等同于一个平行四边形机构,上缸盖2和下缸盖5在垂直于齿对的方向上刚度较低,在沿齿对的方向上刚度高,如图1所示,当铰链套6受到Y方向的力时,X方向上的两个齿刚度较低,等效于两个平行四边形结构,可以沿X方向产生弹性变形;对称六齿状结构使得上缸盖2和下缸盖5可在水平面内沿任意方向产生弹性变形。使用时,所述的用于并联机床减振的三维阻尼铰链座通过沉头孔4-5与定平台连接,铰链套6连接并联机床运动支链末端的铰链;上缸盖2和下缸盖5的上、下端面均设有一圈环形槽2-1,减小上缸盖2厚度方向的刚度,使得上缸盖2和下缸盖5沿其厚度方向上更加容易产生弹性变形;刚性多孔板4-1与上缸盖2、下缸盖5之间分别设有储油空腔,上下两个储油空腔的液体可通过刚性多孔板4-1相连通;通过输油口接头1向储油空腔中注入粘滞液体;铰链套6承受并联机床运动支链传来的沿Z轴方向的振动时,铰链套6带动上缸盖2和与下缸盖5沿Z轴做微小幅度的运动,上下两个储油腔的体积发生变化,压迫粘滞液体流过刚性多孔板4-1,从而产生阻碍液体流动的力,即粘滞阻尼力,抑制Z轴方向上的振动;阻尼液囊3、刚性多孔板4-1、支撑板4-2从内向外依次设置在上缸盖2、下缸盖5之间的空腔内;支撑板4-2与上缸盖2和下缸盖5固连;刚性多孔板4-1外侧与支撑板4-2固连,内侧与阻尼液囊3固连;阻尼液囊3与铰链套6贴合,阻尼液囊3中打压注满粘滞液体后与铰链套6形成紧配合;当铰链套6承受并联机床运动支链传来的沿水平方向的振动时,铰链套6可在水平面上沿各个方向做微小幅度的运动,挤压阻尼液囊3产生弹性变形,体积变小的液囊内部的粘滞液体被压迫通过毛细输油管流向相邻的液囊,从而产生粘滞阻尼力,可以抑制水平方向上的二维振动。

权利要求:1.一种用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,其特征在于,包括上缸盖2、阻尼液囊3、刚性多孔板4-1、支撑板4-2、下缸盖5、铰链套6;所述上缸盖2、下缸盖5分别与铰链套6上下端固连;所述阻尼液囊3、刚性多孔板4-1、支撑板4-2从内向外依次设置在上缸盖2、下缸盖5之间的空腔内;所述支撑板4-2与上缸盖2和下缸盖5固连;所述刚性多孔板4-1外侧与支撑板4-2固连,内侧与阻尼液囊3固连;所述阻尼液囊3与铰链套6贴合;所述阻尼液囊3为多个,均匀布置在铰链套6一周,相邻两个阻尼液囊3之间通过毛细输油管相连通;所述刚性多孔板4-1与上缸盖2、下缸盖5之间分别设有储油空腔,上下两个储油空腔的液体可通过刚性多孔板4-1相连通;所述上缸盖2、下缸盖5与支撑板4-2之间均设有第一密封圈4-3;所述铰链套6与阻尼液囊3之间设有第二密封圈6-1;所述上缸盖2、下缸盖5相对铰链套6对称布置;所述上缸盖2、下缸盖5均呈齿状结构,且齿状均匀布置;齿状结构齿数为2n,n≥2;所述支撑板4-2上设有多个缝4-4,且缝4-4位于对应齿的位置。2.根据权利要求1所述用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,其特征在于,所述上缸盖2上、下端面均设有一圈环形槽2-1。3.根据权利要求1所述用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,其特征在于,所述下缸盖5上、下端面均设有一圈环形槽2-1。4.根据权利要求2或3所述用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,其特征在于,所述环形槽2-1对应于在刚性多孔板4-1外边缘。5.根据权利要求1所述用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,其特征在于,所述上缸盖2每齿的中心线上下端面均设有横向凹槽2-2;且上下端面的凹槽相错布置。6.根据权利要求1所述用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,其特征在于,所述上缸盖2、下缸盖5、支撑板4-2通过螺栓7相连,螺栓连接上缸盖2和下缸盖5齿状结构的位置。7.根据权利要求6所述用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,其特征在于,所述支撑板4-2上设有多组连接孔,每组连接孔包括两个通孔4-5,每个通孔上均设有螺栓7。8.根据权利要求1所述用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,其特征在于,所述上缸盖2上设有输油口接头1。9.根据权利要求1所述用于并联机床减振的三维阻尼铰链座,其特征在于,所述上缸盖2与铰链套6采用焊接方式固连;所述下缸盖5通过螺钉5-1与铰链套6固连;下缸盖5与铰链套6之间采用密封铜圈6-2密封。

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