CN102120498A - 一种电磁阻尼缓冲器 - Google Patents
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Abstract
一种电磁阻尼缓冲器，它涉及一种缓冲器。针对目前没有与着陆器相匹配的电磁阻尼缓冲器的问题。电机通过电机接口连接到谐波减速器接口的一端上，谐波减速器设在谐波减速器接口内，电机接口、谐波减速器和谐波减速器接口固接在一起，谐波减速器接口与保持架固定连接，电机的输出轴通过第二套筒与谐波减速器的波发生器固接，谐波减速器的刚轮与谐波减速器接口固接，谐波减速器的柔轮与齿轮轴固接，齿轮装在齿轮轴上，齿轮轴与保持架转动连接，齿轮与齿条啮合，齿条固装在方形滑筒的一侧，安全缓冲架通过第一套筒设在方形滑筒内且三者固接，安全外壳与保持架可拆卸连接，方形滑筒与保持架滑动连接。本发明用在着陆器上。
Description
技术领域
本发明涉及一种缓冲器。
背景技术
现有着陆器的缓冲器缓冲方式有固体弹簧、油气、液压/气压、铝蜂窝、磁流变液等，它们之间优缺点的比较见表1。对于固体弹簧类型的缓冲器，弹簧并不能将能量消耗掉，因此一般采用弹簧储能的方法，通过单向超越机构将着陆时的冲击能存储起来，如美国于2008年发射的凤凰号火星着陆器。蜂窝铝作为一种缓冲材料被广泛的采用，如Apollo系列、Viking系列、Surveyor系列着陆器，它具有较高的承载能力和较好的缓冲特性，着陆时反弹较小，采用蜂窝铝材料的着陆器一般采用被动方式着陆。采用流体介质作为缓冲，由于其对温度的严格限制，其应用范围较窄，应用的也较少。磁流变液作为一种新型缓冲材料也正在被研究和准备利用。
到目前为止，大多数着陆器采用被动着陆方式，即不对缓冲器加外部控制算法，此种缓冲器着陆时不能很好的适应地形，稳定性较差，冲击力较大，比较容易反弹。表1中所列缓冲器大多是火星和月球着陆器，其着陆冲击较大。将电磁阻尼缓冲器应用到着陆器上尚处在研究阶段，考虑到小星体表面引力很小，着陆速度和冲击都不是很大，因此可以考虑采用电磁阻尼的缓冲方式，为了获得良好的着陆缓冲性能，可以使用半主动的控制方法进行着陆控制，使用斩波调阻的方法对缓冲器的阻尼进行半主动控制，以达到良好的缓冲效果。
表1各类型缓冲器综合分析比较
发明内容
本发明为了解决目前没有与着陆器相匹配的电磁阻尼缓冲器的问题，提供了一种电磁阻尼缓冲器。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述缓冲器包括着陆架接口、方形滑筒、保持架、安全外壳、安全缓冲架、第一套筒、齿条、端盖、齿轮轴、齿轮、谐波减速器接口、电机接口、电机、第二套筒和谐波减速器，电机通过电机接口连接到谐波减速器接口的一端上，谐波减速器设在谐波减速器接口内，电机接口、谐波减速器和谐波减速器接口固接在一起，谐波减速器接口与保持架固定连接，电机的输出轴通过第二套筒与谐波减速器的波发生器固接，谐波减速器的刚轮与谐波减速器接口固接，谐波减速器的柔轮与齿轮轴固接，齿轮装在齿轮轴上，齿轮轴装在保持架内，且齿轮轴与保持架转动连接，齿轮与齿条啮合，齿条固装在方形滑筒的一侧，安全缓冲架通过第一套筒设在方形滑筒内且三者固接，方形滑筒的顶部装有第一套筒，安全外壳设在保持架的外部，且安全外壳的一端与保持架可拆卸连接，方形滑筒的外部套有保持架，且方形滑筒与保持架滑动连接，着陆架接口固装在方形滑筒的底部内。
本发明具有以下有益效果：本发明一方面用来吸收缓冲终了时残余的冲击力，另一方面可以在主动缓冲损坏的情况下使得半主动缓冲器仍具有缓冲效果，提高了缓冲器的可靠性。本发明结构简单，操纵方便，实用性强。同时，电机可以输出转矩到齿条，实现对保持架高度的调节。
附图说明
图1是本发明与控制器组合的结构示意图，图2是本发明的主剖视图；图3是本发明的左侧剖视图，图4是缓冲器的控制器中用于实现IGBT斩波调阻控制的电路原理图
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的缓冲器包括着陆架接口1、方形滑筒3、保持架5、安全外壳7、安全缓冲架8、第一套筒10、齿条11、端盖12、齿轮轴14、齿轮17、谐波减速器接口19、电机接口22、电机25、第二套筒27和谐波减速器28，电机25通过电机接口22连接到谐波减速器接口19的一端上，谐波减速器28设在谐波减速器接口19内，电机接口22、谐波减速器28和谐波减速器接口19固接在一起，谐波减速器接口19与保持架5固定连接，电机25的输出轴通过第二套筒27与谐波减速器28的波发生器固接，谐波减速器28的刚轮与谐波减速器接口19固接，谐波减速器28的柔轮与齿轮轴14固接，齿轮17装在齿轮轴14上，齿轮轴14装在保持架5内，且齿轮轴14与保持架5转动连接，齿轮17与齿条11啮合，齿条11固装在方形滑筒3的一侧，安全缓冲架8通过第一套筒10设在方形滑筒3内且三者固接，方形滑筒3的顶部装有第一套筒10，安全外壳7设在保持架5的外部，且安全外壳7的一端与保持架5可拆卸连接，方形滑筒3的外部套有保持架5，且方形滑筒3与保持架5滑动连接，着陆架接口1固装在方形滑筒3的底部内。
具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式的机构还包括滑动轴承4，方形滑筒3与保持架5通过滑动轴承4滑动连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式的机构还包括定位销33，齿条11通过定位销33固装在方形滑筒3的一侧，定位销33的作用是提高齿条11与方形滑筒3的装配精度。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理：结合图4说明，使用时控制器31的信号输出端与电机25的信号输入端连接，加速度传感器29设置在安全外壳7的内壁上，线性电位计30设置在安全外壳7的内壁上，加速度传感器29和线性电位计30的输出信号输入到控制器31；
电磁阻尼缓冲机构的阻尼由电机25的能耗制动产生。受到外界冲击力时，保持架5的直线运动通过齿条11和齿轮17输入给电机25，此时电机25作为一个发电机来工作，电机25产生的电能通过耗能电阻R释放掉，通过改变耗能电阻R有效阻值的大小即可改变电机的阻尼系数，即改变了缓冲器电磁阻尼系数的大小。
不同的外界冲击力，具有不同的冲击能量，会造成齿条11不同的下降速度，要消耗掉不同的冲击能量，就需要有可变的阻尼系数，就需要有阻值可变的耗能电阻R，耗能电阻R接入电路的等效阻值的变化通过IGBT斩波调阻的方式来实现，用斩波器IGBT的开断来控制耗能电阻R的接入和断开，平滑地改变等效阻值，通过调节斩波管的导通比α，即可实现外接耗能电阻等效电阻的连续变化，也即实现了耗能电阻接入电路等效阻值的变化。齿条11下降的加速度、速度等参数通过加速度传感器29、线性电位计30传给控制器31，控制器31通过预先设计好的控制算法对传回的加速度、速度等信号进行处理，并输出控制量到斩波器IGBT，此控制量通过控制IGBT的通断改变耗能电阻R接入电路的等效阻值，即实现了根据不同的冲击力改变电磁阻尼系数的大小。
当外界冲击力过大而其冲击能量不能由电机25产生的电磁阻尼完全吸收时，安全缓冲架8会将剩余的能量吸收，另一方面，当通过电机25的阻尼吸收冲击能量的电磁阻尼缓冲方式发生故障时，此电磁阻尼缓冲器的缓冲将完全由安全缓冲架8来实现，变为了一种被动缓冲器。
当需要调整保持架5的高度时，电机25充当电动机，输出力矩到齿条11，从而实现保持架5的上下移动，实现了与保持架5相连接的外部物体高度的调整。
Claims (3)
1.一种电磁阻尼缓冲器，其特征在于所述缓冲器包括着陆架接口(1)、方形滑筒(3)、保持架(5)、安全外壳(7)、安全缓冲架(8)、第一套筒(10)、齿条(11)、端盖(12)、齿轮轴(14)、齿轮(17)、谐波减速器接口(19)、电机接口(22)、电机(25)、第二套筒(27)和谐波减速器(28)，电机(25)通过电机接口(22)连接到谐波减速器接口(19)的一端上，谐波减速器(28)设在谐波减速器接口(19)内，电机接口(22)、谐波减速器(28)和谐波减速器接口(19)固接在一起，谐波减速器接口(19)与保持架(5)固定连接，电机(25)的输出轴通过第二套筒(27)与谐波减速器(28)的波发生器固接，谐波减速器(28)的刚轮与谐波减速器接口(19)固接，谐波减速器(28)的柔轮与齿轮轴(14)固接，齿轮(17)装在齿轮轴(14)上，齿轮轴(14)装在保持架(5)内，且齿轮轴(14)与保持架(5)转动连接，齿轮(17)与齿条(11)啮合，齿条(11)固装在方形滑筒(3)的一侧，安全缓冲架(8)通过第一套筒(10)设在方形滑筒(3)内且三者固接，方形滑筒(3)的顶部装有第一套筒(10)，安全外壳(7)设在保持架(5)的外部，且安全外壳(7)的一端与保持架(5)可拆卸连接，方形滑筒(3)的外部套有保持架(5)，且方形滑筒(3)与保持架(5)滑动连接，着陆架接口(1)固装在方形滑筒(3)的底部内。
2.根据权利要求1所述一种电磁阻尼缓冲器，其特征在于所述缓冲器还包括滑动轴承(4)，方形滑筒(3)与保持架(5)通过滑动轴承(4)滑动连接。
3.根据权利要求1所述一种电磁阻尼缓冲器，其特征在于所述缓冲器还包括定位销(33)，齿条(11)通过定位销(33)固装在方形滑筒(3)的一侧。
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