CN107262352A - 一种振动装置及非正弦波形的振动组合系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种振动装置及非正弦波形的振动组合系统(即采用两个或两个以上振动装置的振动组合系统)。该振动装置可以对其生成的振动的振幅进行无级调节，且可以对振动的频率和初始相位进行调整。将该振动装置进行叠加组成的振动组合系统，可对多个正弦振动进行叠加以生成符合非正弦波形规则的振动。

Description

一种振动装置及非正弦波形的振动组合系统
技术领域
本发明属于振动机械领域，具体涉及一种振动装置及非正弦波形的振动组合系统。
背景技术
振动装置作为工业、农业等生产领域不可或缺的工具或装置，在各种应用场景中，提供期望的振动供给来源。
在公开号为CN1612545430U、名称为《高频电液振动装置》，公开号为CN102107181B、名称为《齿轮激振机构》，公开号为CN103657998A、名称为《曲柄振动装置》这三份专利中，公开了三种类型的振动装置，分别为电液式、齿轮式和曲柄式振动装置。
其中，电液式振动装置虽然能够对其产生的振动进行振动频率和振幅两方面的调节，但是却不能够对振动初始相位进行调节，无法满足对于需要不同振动初始相位的振动源需求。齿轮式振动装置能够对其产生的振动的初始相位和振动频率进行选择和改变，但是振动的振幅是固定不变的，只能产生单一振幅的振动。曲柄式振动装置即能够改变振动频率，又能够对振动初始相位进行改变，但是对振动频率和初始相位的调节不准确且很不方便，而且振动的振幅大小无法改变，只能产生一些简单的振动形式。
上述三种形式的振动装置还有一个共同的缺点，就是只能产生其预设的单一振动，而不能够进行多个振动的叠加以合成多个振动源生成的振动。另一方面，这几种形式的振动装置能生成正弦振动，而不能简易地产生所期望的非正弦振动，因此这些振动装置的使用范围和应用场景就被严格地限制了。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种振动装置，该振动装置可以对其生成的振动的振幅进行无级调节，且可以对振动的频率和初始相位进行调整。将多个该振动装置进行叠加组成的非正弦波形的振动组合系统，可对多个正弦振动进行叠加以生成符合非正弦波形规则的振动。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
根据本发明的一方面，一种振动装置，所述振动装置包括转盘、输出杆、导向机构、安装板和旋转驱动机构，所述导向机构固定安装在所述安装板上；所述转盘上设有振幅调节滑块，所述输出杆上设有旋转滑块，所述振幅调节滑块和所述旋转滑块之间为转动连接；所述输出杆包括滑槽杆和导杆，所述滑槽杆和所述旋转滑块之间为滑动连接；
所述转盘还设有振幅调节机构，所述振幅调节机构能够沿径向调整所述振幅调节滑块相对所述转盘的旋转中心的距离；
所述旋转驱动机构驱动转盘旋转时，所述转盘与所述振幅调节滑块的相对位置保持不变，所述转盘带动所述振幅调节滑块和所述旋转滑块绕所述转盘的旋转中心转动；进一步地，所述旋转滑块相对所述滑槽杆做直线往复运动，从而带动所述输出杆，以使所述导杆在所述导向机构的引导下相对所述导向机构做直线往复运动。
一优选实施例中，所述转盘设有朝向所述转盘的旋转中心、沿径向方向延伸的振幅调节滑槽，所述振幅调节滑块与所述振幅调节滑槽之间为滑动连接。
一优选实施例中，所述振幅调节机构包括旋转把手和螺杆，所述螺杆与所述振动调节滑块之间为螺纹连接，所述旋转把手能够带动所述螺杆沿轴线旋转，从而带动所述振幅调节滑块沿所述振幅调节滑槽滑动。
一优选实施例中，所述旋转驱动机构为电机或泵。
一优选实施例中，所述旋转驱动机构通过联轴器与所述转盘连接。
根据本发明的另一方面，一种非正弦波形的的振动组合系统，该振动组合系统包括两个前面所述的振动装置、组装板、振动叠加杆、叠加输出杆和叠加导向机构，所述振动装置可拆卸地固定安装于所述组装板，所述叠加导向机构固定连接于所述组装板；所述振动装置的输出杆上设有固定连接的圆柱滑块，所述振动叠加杆的两端分别设有一叠加滑槽，两个所述振动装置的所述圆柱滑块分别与所述振动叠加杆的两个叠加滑槽进行滑动连接；所述叠加输出杆的一端与所述振动叠加杆的中心点铰接，所述叠加输出杆的另一端与所述叠加导向机构滑动连接。
一优选实施例中，所述组装板设有两个支撑梁，所述振动装置的安装板嵌入式地安装于所述支撑梁。
一优选实施例中，所述支撑梁上设有夹持臂，所述夹持臂与所述支撑梁铰接连接，所述夹持臂朝向外的一端设有与其螺纹连接的紧固螺杆；所述夹持臂能够抱住所述振动装置的安装板，所述紧固螺杆能够将所述振动装置紧固安装于所述支撑梁。
根据本发明的再一方面，一种非正弦波形的振动组合系统，该振动组合系统包括至少三个前面所述的振动装置、若干夹持机构、若干级振动叠加杆以及若干级叠加输出杆，所述振动装置固定于所述夹持机构；所述振动装置的输出杆上设有固定连接的圆柱滑块，所述振动叠加杆的两端分别设有一叠加滑槽，所述振动装置的输出杆的圆柱滑块与所述振动叠加杆的所述叠加滑槽进行滑动连接；所述叠加输出杆的一端与上一级所述振动叠加杆的中心点铰接，所述叠加输出杆的另一端设有固定连接的圆柱滑块且该圆柱滑块与下一级所述振动叠加杆的叠加滑槽进行滑动连接；所述夹持机构设有若干叠加导向机构，所述叠加输出杆与下一级所述叠加导向机构滑动连接，所述叠加输出杆在所述叠加导向机构的引导下做直线往复运动；所述最后一级叠加输出杆为所述多级振动合成系统的总输出杆。
其中，同级的两个所述振动装置的输出杆之间通过一级所述振动叠加杆进行连接；不同级的两个所述振动装置的输出杆之间通过至少一组振动叠加杆和叠加输出杆的组合以及至少一振动叠加杆进行连接。
一优选实施例中，所述振动装置的所述转盘做匀速转动以使振动组合系统输出符合非正弦波形的振动。
采用本发明具有如下的有益效果：
1、本发明所述的振动装置可以无级调节其产生的振动的振幅，以及实施对振动的频率和初始相位的调整。
2、本发明所述的振动组合系统可以将多个本发明采用的振动装置产生的振动进行叠加以生成合成形式的振动，例如将多个振动装置产生的正弦振动进行叠加，可以生成符合非正弦波形规则的振动。
附图说明
图1A和图1B分别为本发明实施例的振动装置的主视图和右视图；
图2为本发明实施例的振动装置的立体图；
图3为转盘的主视图；
图4为本发明实施例的采用两个振动装置的振动组合系统的主视图和右视图；
图5为本发明实施例的采用两个振动装置的振动组合系统的立体图；
图6为采用三个振动装置的振动组合系统的立体图；
图7为采用三个振动装置的振动组合系统的组装示意图；
图8A和图8B分别为上、下夹持板的立体图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳
参考图1A，图1B至图3，示出了一种振动装置100，该振动装置包括转盘11、输出杆12、导向机构13、安装板14和旋转驱动机构，导向机构13固定安装在安装板14上。旋转驱动机构，可以是电机，也可以是泵(例如液压泵等)，旋转驱动机构可通过联轴器15与转盘11相连接，旋转驱动机构可驱动转盘转动。
转盘11上还设有振幅调节滑块16，输出杆12上设有旋转滑块17，振幅调节滑块16和旋转滑块17之间为转动连接。输出杆12包括导杆121和滑槽杆 122，滑槽杆122和旋转滑块17之间为滑动连接，旋转滑块17可在滑槽杆122 的滑槽内滑动。
进一步的，转盘11还设有振幅调节机构，振幅调节机构能够沿径向调整振幅调节滑块16相对转盘11的旋转中心的距离。再者，转盘11还设有朝向转盘 11的旋转中心、沿径向方向延伸的振幅调节滑槽161，振幅调节滑块16与振幅调节滑槽161之间为滑动连接。振幅调节机构包括旋转把手18和螺杆19，螺杆19与振动调节滑块16之间为螺纹连接，旋转把手18能够带动螺杆19沿轴线旋转，从而带动振幅调节滑块16沿振幅调节滑槽161滑动。
旋转驱动机构驱动转盘11旋转时，转盘11与振幅调节滑块16的相对位置保持不变，转盘11带动振幅调节滑块16和旋转滑块17绕转盘11的旋转中心，以一定的振幅A为旋转半径转动。进一步地，旋转滑块17相对滑槽杆122做直线往复运动，从而带动输出杆，以使导杆121在导向机构13的引导下相对导向机构13做直线往复运动。
振幅A的大小可通过调节振幅调节滑块16与振幅调节滑槽161的相对位置来实现，振幅调节滑槽161上标有指示刻度(示例性地标示为1-10)，振幅调节滑块16上设有指针，从而可以实现振幅A的无级调节。
当旋转驱动机构带动转盘11匀速运动时，输出杆将以符合正弦波形的规则做直线往复运动，即做正弦振动。改变旋转驱动机构的转速，即可改变振动装置100输出的振动频率，另外，改变转盘的初始转动角度，即可改变振动装置100输出的振动波形的初始相位。
参考图4和图5，示出了采用两个振动装置100组合而成的复合振动200，该振动组合系统还包括组装板21、振动叠加杆22、叠加输出杆23和叠加导向机构24，振动装置100可拆卸地固定安装于组装板21。组装板21设有两个支撑梁25，振动装置100的安装板14嵌入式地安装于支撑梁25。
此外，支撑梁25上设有夹持臂26，夹持臂26与支撑梁25铰接连接，夹持臂26朝向外的一端设有与其螺纹连接的紧固螺杆，紧固螺杆可使用旋转把手来转动。夹持臂26能够抱住振动装置100的安装板14，紧固螺杆能够将振动装置100紧固安装于支撑梁25。
结合图2，振动装置100的输出杆上设有固定连接的圆柱滑块27，振动叠加杆22的两端分别设有一叠加滑槽221，两个振动装置100的圆柱滑块27分别与振动叠加杆22的两个叠加滑槽221进行滑动连接。叠加输出杆23的一端与振动叠加杆22的中心点铰接，叠加输出杆23的另一端与叠加导向机构24 滑动连接，叠加导向机构24固定连接于组装板21。
振动组合系统200通过振动叠加杆22将两个振动装置100输出的振动相叠加，并将叠加合成后的振动通过叠加输出杆23对外输出。振动组合系统200 对其输出的振动的频率、振幅和初始相位的调节，与振动装置100的调节原理相同。
类似地，也可以采用多于两个的振动装置100来组成振动组合系统，振动组合系统可采用夹持机构将多个振动装置100固定在一起。相比于采用两个振动装置100的振动组合系统，采用三个或更多个振动装置100的振动组合系统具有更多级的振动叠加杆和叠加输出杆，例如采用M个振动装置100的振动组合系统，其振动叠加杆和叠加输出杆的级数为M-1个。
采用三个或更多个振动装置100的振动组合系统中，叠加输出杆的一端与上一级振动叠加杆的中心点铰接，叠加输出杆的另一端设有固定连接的圆柱滑块且该圆柱滑块与下一级振动叠加杆的叠加滑槽进行滑动连接。夹持机构设有叠加导向机构，叠加输出杆与下一级叠加导向机构滑动连接，叠加输出杆在叠加导向机构的引导下做直线往复运动。最后一级叠加输出杆为多级振动合成系统的总输出杆。同级的两个振动装置之间通过一级振动叠加杆进行连接；不同级的两个振动装置之间通过至少一组振动叠加杆和叠加输出杆的组合以及至少一振动叠加杆进行连接。
根据傅里叶变换原理，任意的非正弦周期函数(波形)可以由基波分量及不同频率的高次谐波分量叠加而成。多个振动装置输出正弦振动时，可以使振动组合系统将多个正弦振动叠加合成，从而输出符合非正弦波形规则的振动。同样，根据傅里叶变换原理，叠加的正弦波形数量越多，叠加后的波形越接近于所期望的非正弦波形，在实际应用中，可根据实际工况及其精度要求来决定相应的叠加数量。
参考图6至图8A，图8B，以采用三个振动装置100的振动组合系统300，其夹持机构采用组装板和上夹持板31、下夹持板32的组合。该振动组合系统的最后一级叠加输出杆33在上夹持板31、下夹持板32的叠加导向机构的引导下，随着各振动装置的工作，最后一级叠加输出杆33以直线往复运动的方式对外输出振动。
应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims (10)

1.一种振动装置，其特征在于，所述振动装置包括转盘、输出杆、导向机构、安装板和旋转驱动机构，所述导向机构固定安装在所述安装板上；所述转盘上设有振幅调节滑块，所述输出杆上设有旋转滑块，所述振幅调节滑块和所述旋转滑块之间为转动连接；所述输出杆包括滑槽杆和导杆，所述滑槽杆和所述旋转滑块之间为滑动连接；
所述转盘还设有振幅调节机构，所述振幅调节机构能够沿径向调整所述振幅调节滑块相对所述转盘的旋转中心的距离；
所述旋转驱动机构驱动转盘旋转时，所述转盘与所述振幅调节滑块的相对位置保持不变，所述转盘带动所述振幅调节滑块和所述旋转滑块绕所述转盘的旋转中心转动；进一步地，所述旋转滑块相对所述滑槽杆做直线往复运动，从而带动所述输出杆，以使所述导杆在所述导向机构的引导下相对所述导向机构做直线往复运动。
2.如权利要求1所述的振动装置，其特征在于，所述转盘设有朝向所述转盘的旋转中心、沿径向方向延伸的振幅调节滑槽，所述振幅调节滑块与所述振幅调节滑槽之间为滑动连接。
3.如权利要求2所述的振动装置，其特征在于，所述振幅调节机构包括旋转把手和螺杆，所述螺杆与所述振动调节滑块之间为螺纹连接，所述旋转把手能够带动所述螺杆沿轴线旋转，从而带动所述振幅调节滑块沿所述振幅调节滑槽滑动。
4.如权利要求3所述的振动装置，其特征在于，所述旋转驱动机构为电机或泵。
5.如权利要求4所述的振动装置，其特征在于，所述旋转驱动机构通过联轴器与所述转盘连接。
6.一种非正弦波形的振动组合系统，其特征在于，所述振动组合系统包括两个如权利要求1所述的振动装置、组装板、振动叠加杆、叠加输出杆和叠加导向机构，所述振动装置可拆卸地固定安装于所述组装板，所述叠加导向机构固定连接于所述组装板；所述振动装置的输出杆上设有固定连接的圆柱滑块，所述振动叠加杆的两端分别设有一叠加滑槽，两个所述振动装置的所述圆柱滑块分别与所述振动叠加杆的两个叠加滑槽进行滑动连接；所述叠加输出杆的一端与所述振动叠加杆的中心点铰接，所述叠加输出杆的另一端与所述叠加导向机构滑动连接。
7.如权利要求6所述的振动组合系统，其特征在于，所述组装板设有两个支撑梁，所述振动装置的安装板嵌入式地安装于所述支撑梁。
8.如权利要求7所述的振动组合系统，其特征在于，所述支撑梁上设有夹持臂，所述夹持臂与所述支撑梁铰接连接，所述夹持臂朝向外的一端设有与其螺纹连接的紧固螺杆；所述夹持臂能够抱住所述振动装置的安装板，所述紧固螺杆能够将所述振动装置紧固安装于所述支撑梁。
9.一种非正弦波形的振动组合系统，其特征在于，所述振动组合系统包括至少三个如权利要求1所述的振动装置、若干夹持机构、若干级振动叠加杆以及若干级叠加输出杆，所述振动装置固定于所述夹持机构；所述振动装置的输出杆上设有固定连接的圆柱滑块，所述振动叠加杆的两端分别设有一叠加滑槽，所述振动装置的输出杆的圆柱滑块与所述振动叠加杆的所述叠加滑槽进行滑动连接；所述叠加输出杆的一端与上一级所述振动叠加杆的中心点铰接，所述叠加输出杆的另一端设有固定连接的圆柱滑块且该圆柱滑块与下一级所述振动叠加杆的叠加滑槽进行滑动连接；所述夹持机构设有若干叠加导向机构，所述叠加输出杆与下一级所述叠加导向机构滑动连接，所述叠加输出杆在所述叠加导向机构的引导下做直线往复运动；所述最后一级叠加输出杆为所述多级振动合成系统的总输出杆；其中，
同级的两个所述振动装置的输出杆之间通过一级所述振动叠加杆进行连接；不同级的两个所述振动装置的输出杆之间通过至少一组振动叠加杆和叠加输出杆的组合以及至少一振动叠加杆进行连接。
10.如权利要求9所述的振动组合系统，其特征在于，所述振动装置的所述转盘做匀速转动以使所述振动组合系统输出符合非正弦波形的振动。
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