CN102011832B - 一种机械缓冲及姿态调整装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种利用弹簧－齿轮相配合的可反复使用的冲击缓冲机械机构，该机构可实现缓冲姿态自修复功能。包括下套筒，下弹簧，上套筒，活塞，上弹簧；所述的下套筒内布置下弹簧，活塞布置在上套筒内，在活塞的上方布置上弹簧。本发明机构的安装和运动过程无干涉，结构刚度好，运动摩擦阻力较小，质量较轻，结构简单，加工方便，使用寿命长，可靠性高，能吸收很高的冲击能量，实现缓冲姿态的自修复功能。
Description
技术领域
本发明属于一种利用弹簧－齿轮相配合的可反复使用的冲击缓冲机械机构，该机构可实现缓冲姿态自修复功能。
背景技术
缓冲机构的设计对结构安全性有着极其重要的意义。目前可供选择的缓冲装置有纯机械缓冲、液压缓冲装置、电动机械缓冲装置和电磁缓冲装置。液压缓冲装置在真空中需要进行严格的密封和热防护措施，结构复杂，重量大，可靠性低；电动机械缓冲装置结构复杂，而且容易受到供电系统故障的影响；电磁缓冲机构质量过大，而且具有和电动机械缓冲系统一样的问题。机械缓冲装置结构简单，不容易受到外界环境和其他系统的影响。
机械缓冲方式有两种可供选择：一种是摩擦制动方式，一种是齿轮与弹簧相配合的方式。相比之下，采用摩擦制动方式的缓冲器对结构的磨损大，同时摩擦缓冲过程中还会产生大量的热，而且缓冲效果不是非常好。而采用弹簧与齿轮相配合方式的缓冲器就没有这类问题，而且安全可靠，使用寿命高。同时，利用弹簧、齿轮以及旋转电机的配合，可实现缓冲姿态的自修复。
发明内容
本发明提供了一种机械缓冲及姿态调整装置，解决了上述的现有缓冲装置缓冲效果差，使用寿命短，缓冲姿态不能自动修复的问题。
本发明采用如下技术方案：
一种机械缓冲及姿态调整装置，包括下套筒，下弹簧，上套筒，活塞，上弹簧；所述的下套筒内布置下弹簧，活塞布置在上套筒内，在活塞的上方布置上弹簧；还包括下弹簧插销，上弹簧插销，下转动圆盘，钢丝绳，中央转轴，上转动圆盘；所述的下套筒与活塞的侧端开有凹槽，下转动圆盘布置在下套筒顶端的内部，且置于下弹簧的上方，下套筒的凹槽内布置下弹簧插销，上转动圆盘布置在活塞内，活塞的凹槽内布置上弹簧插销，下转动圆盘与下弹簧插销之间通过钢丝绳连接，上转动圆盘与上弹簧插销之间通过钢丝绳连接，下转动圆盘之间上转动圆盘连接中央转轴。
本发明所述的机械缓冲及姿态调整装置，所述的上套筒内侧壁布置齿条。
本发明所述的机械缓冲及姿态调整装置，还包括下弹簧插销，上弹簧插销，下转动圆盘，钢丝绳，中央转轴，上转动圆盘；所述的下套筒与活塞的侧端开有凹槽，下转动圆盘布置在下套筒顶端的内部，且置于下弹簧的上方，下套筒的凹槽内布置下弹簧插销，上转动圆盘布置在活塞内，活塞的凹槽内布置上弹簧插销，下转动圆盘与下弹簧插销之间通过钢丝绳连接，上转动圆盘与上弹簧插销之间通过钢丝绳连接，下转动圆盘之间上转动圆盘连接中央转轴。
本发明所述的机械缓冲及姿态调整装置，所述的活塞的凹槽处的下方开有滑动槽，滑动槽的截面呈梯形，且滑动槽以活塞的径向依次排列。
本发明所述的机械缓冲及姿态调整装置，还包括复位弹簧，所述的复位弹簧布置在上转动圆盘内。
本发明所述的机械缓冲及姿态调整装置，还包括插销弹簧，所述的下套筒与活塞的凹槽内布置插销弹簧。
本发明所述的机械缓冲及姿态调整装置，还包括旋转电机，圆筒；所述的旋转电机布置在下套筒的上方、旋转电机的驱动轴垂直连接在中央转轴上，圆筒水平连接在旋转电机的驱动轴上，圆筒布置在活塞的凹槽内。
有益效果
本发明机构的安装和运动过程无干涉，结构刚度好，运动摩擦阻力较小，质量较轻，结构简单，加工方便，使用寿命长，可靠性高，能吸收很高的冲击能量，实现缓冲姿态的自修复功能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2为下弹簧插销缩回下套筒凹槽时的状态示意图；
图3为下套筒被圆筒顶入下一个齿槽时状态示意图；
图4为上弹簧插销完全缩回活塞凹槽内时状态示意图；
图中1是下套筒，2是下弹簧，3是上套筒，4是下弹簧插销，5是活塞，6是上弹簧插销，7是上弹簧，8是下转动圆盘，9是钢丝绳，10是中央转轴，11是旋转电机，12是圆筒，13是上转动圆盘，14是插销弹簧，15是复位弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详细说明：
如图1、所示：一种机械缓冲及姿态调整装置，包括下套筒1，下弹簧2，上套筒3，下弹簧插销4，活塞5，上弹簧插销6，上弹簧7，下转动圆盘8，钢丝绳9，中央转轴10，旋转电机11，圆筒12，上转动圆盘13，插销弹簧14，复位弹簧15。
下套筒1内布置下弹簧2，活塞5布置在上套筒3内，在活塞5的上方布置上弹簧7。
上套筒3内侧壁布置齿条。下套筒1与活塞5的侧端开有凹槽，下转动圆盘8布置在下套筒1的内，且置于下弹簧2的上方，下套筒1的凹槽内布置下弹簧插销4，上转动圆盘13布置在活塞5内，活塞5的凹槽内布置上弹簧插销6，下转动圆盘8与下弹簧插销4之间通过钢丝绳9连接，上转动圆盘13与上弹簧插销6之间通过钢丝绳9连接，下转动圆盘8之间上转动圆盘13连接中央转轴10。下套筒1与活塞5的凹槽内布置插销弹簧14。
活塞5的凹槽处的下方开有滑动槽，滑动槽的截面呈梯形，且滑动槽以活塞5的径向依次排列。
旋转电机11布置在下套筒1的上方、旋转电机11的驱动轴垂直连接在中央转轴10上，圆筒12水平连接在旋转电机11的驱动轴上，圆筒12布置在活塞5的凹槽内，复位弹簧15布置在上转动圆盘13内。
图2、图3、图4所示在弹簧压缩缓冲过程中，最初只是下面的弹簧被压缩，随着压缩力的不断增大，上面的弹簧也开始被压缩，这个过程当中上、下弹簧插销逐个滑入到每个齿槽当中，下套筒不断上移，直到压缩过程结束。
弹簧压缩缓冲后能量释放过程，也叫姿态调整或姿态修复过程，其工作原理如下：
活塞下面，下套筒上端装有旋转电机，控制着中央转轴的转动。中央转轴的两端为卡齿状，插入上、下圆盘中，带动圆盘转动。上、下圆盘在中央转轴的带动下，开始旋转，从而带动两头分别固定在弹簧插销和圆盘上的高强度钢丝绳，使得弹簧插销向内收缩。因上圆盘直径比下圆盘大，从而当圆筒运动到所示图2位置时，下插销已经完全缩入销孔中，而上插销则还未完全缩入销空中。
圆筒在旋转电机的带动下继续转动，此时下弹簧插销已完全缩入销孔中，下套筒被圆筒向下顶，从而开始向下运动，而此时上弹簧插销也在中央转轴的带动下，向内收缩。到达图3所示的位置，下套筒向下运动到中央转轴下端卡齿正好与下圆盘卡槽分离状态，而此时上弹簧插销仍未完全缩入销孔中。
圆筒运动到活塞底部，下套筒中的下弹簧插销完全顶入齿槽中，下套筒被固定住。活塞中的上弹簧插销完全缩入销孔中，在上弹簧的弹力作用下，活塞向下运动一段距离，而此时中央转轴上端的卡齿已完全离开上圆盘的卡槽中，上圆盘中的复位弹簧将上圆盘恢复到中央转轴转动之前的初始位置，如图4所示。 圆筒在旋转电机的带动下继续旋转，随后圆筒滑入活塞凹齿中，活塞在上弹簧的作用力下被顶下，活塞中的上弹簧插销正好插入下一个齿槽中，活塞停住向下运动，圆筒又回复到图1中的状态，同时中央转轴两端的卡齿重新与上、下圆盘的卡槽卡住。这样上弹簧就伸展了一段距离。
此后，随着旋转电机的转动，整个运动重复上面的过程，直到该机械缓冲装置恢复压缩前的状态。这样，就实现了该机械缓冲装置姿态的自修复。
Claims (6)
1.一种机械缓冲及姿态调整装置，其特征在于：包括下套筒（1），下弹簧（2），上套筒（3），活塞（5），上弹簧（7）；所述的下套筒（1）内布置下弹簧（2），活塞（5）布置在上套筒（3）内，在活塞（5）的上方布置上弹簧（7）；还包括下弹簧插销（4），上弹簧插销（6），下转动圆盘（8），钢丝绳（9），中央转轴（10），上转动圆盘（13）；所述的下套筒（1）与活塞（5）的侧端开有凹槽，下转动圆盘（8）布置在下套筒（1）顶端的内部，且置于下弹簧（2）的上方，下套筒（1）的凹槽内布置下弹簧插销（4），上转动圆盘（13）布置在活塞（5）内，活塞（5）的凹槽内布置上弹簧插销（6），下转动圆盘（8）与下弹簧插销（4）之间通过钢丝绳（9）连接，上转动圆盘（13）与上弹簧插销（6）之间通过钢丝绳（9）连接，下转动圆盘（8）与上转动圆盘（13）之间连接中央转轴（10）。
2.根据权利要求1所述的机械缓冲及姿态调整装置，其特征在于：所述的上套筒（3）内侧壁布置齿条。
3.根据权利要求1所述的机械缓冲及姿态调整装置，其特征在于：所述的活塞（5）的凹槽处的下方开有滑动槽，滑动槽的截面呈梯形，且滑动槽以活塞（5）的径向依次排列。
4.根据权利要求1所述的机械缓冲及姿态调整装置，其特征在于：还包括复位弹簧（15），所述的复位弹簧（15）布置在上转动圆盘（13）内。
5.根据权利要求1所述的机械缓冲及姿态调整装置，其特征在于：还包括插销弹簧（14），所述的下套筒（1）与活塞（5）的凹槽内布置插销弹簧（14）。
6.根据权利要求1所述的机械缓冲及姿态调整装置，其特征在于：还包括旋转电机（11），圆筒（12）；所述的旋转电机(11)布置在下套筒（1）的上方、旋转电机（11）的驱动轴垂直连接在中央转轴（10）上，圆筒（12）水平连接在旋转电机（11）的驱动轴上，圆筒（12）布置在活塞（5）的凹槽内。
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