CN107870073A - 一种机械式激振机构 - Google Patents

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Abstract

一种机械式激振机构，由支撑台、第一受控电机、第二受控电机、联轴器、第一双十字万向联轴器、连接杆、第二双十字万向联轴器、第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一角位移传感器、第二角位移传感器、固定支架、滑块支架、导向套筒、振动输出轴组成。当MPU控制第一连杆(1)、第三连杆(3)的转速ω1和ω2相等时，改变第一连杆(1)和第三连杆(3)的相位α1、α2之间的关系(即相位差)，滑块(6)位移矢量的振幅就可以实现连续的在线不停机的调整。

Description

一种机械式激振机构
技术领域：
本发明涉及一种机械式激振机构，属于振动试验技术领域。
背景技术：
常规的机械式激振器采用偏心机构、曲柄滑块机构与凸轮机构等机构，具有设备简单、价格低、使用方便的优点，但存在激振频率单一，激振振幅调整需要停机而不能实时在线进行调整等问题，无法实现激振振幅的实时在线连续调整和多激振频率复合振动输出；电磁式激振器可以随意控制激振频率和振幅，波形失真小，但是要进行大幅度、大激振力试验难度大，需要的设备庞大，造价高；液压式激振器在性能上比较理想，低频率、大幅度、大激振力激振输出并且容易调整，但存在造价高和辅助设备大，使用不方便等问题。因而具有成本低、使用方便、便于实现振幅实时在线连续可调和复合振动输出的机械式激振器在振动试验中的作用越来越重要。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现振幅实时在线连续可调和复合振动输出的机械式激振器。本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：一种机械式激振机构，由第一连杆(1)、第二连杆(2)、第三连杆(3)、第一受控电机(4)、第二受控电机(5)、滑块(6)、联轴器(7)、第一双十字万(8)向联轴器、连接杆(17)、第二双十字万向联轴器(9)、导向套筒(10)、第一角位移传感器(11)、第二角位移传感器(12)、第一转动副(13)、第二转动副(14)、第三转动副(15)、第四转动副(16)、振动输出轴(18)、固定支架(19)、底座(20)组成，第一连杆(1)通过第一转动副(13)、联轴器(7)与第一受控电机(4)相连接，由第一电机(4)驱动，第一连杆(1)的另一端通过第二转动副(14)与第二连杆(2)的一端相连接，第二连杆(2)另一端通过第三转动副(15)与第三连杆(3)一端相连接，第三连杆(3)另一端通过第四转动副(16)、第一双十字万向联轴器(8)、连接杆(17)及第二双十字万向联轴器(9)与第二个受控电机(5)相连接，由第二电机(5)驱动，其中，第一连杆(1)和第三连杆(3)的长度相等，振动输出轴(10)沿导向套筒(18)做直线往复激振运动；第一角位移传感器(11)和第二角位移传感器(12)分别与第一转动副(13)、第三转动副(15)相连接，第一连杆(1)和第三连杆(3)的转角位移由第一角位移传感器(11)和第二角位移传感器(12)测出，通过控制单元MPU控制第一连杆(1)和第三连杆(3)的转速ω1、ω2，并调整第一连杆、第三连杆的相位角α1、α2，实现激振机构振幅的实时在线连续可调和复合频率的振动输出。
本发明的一种机械式激振机构实现了机械式激振机构振幅的实时在线连续可调及复合频率的振动输出；激振机构的最大振幅是常规曲柄滑块激振机构振幅的两倍，最小振幅为零，解决了机械式激振机构无法实现振幅实时在线连续可调的难题，与电磁式及液压式激振器相比，以低成本实现了振幅实时在线连续可调与复合频率的振动输出的功能，使用方便。
附图说明
图1：一种机械式激振机构的结构示意图。
图2：一种机械式激振机构的机构原理图。
图3：一种机械式激振机构的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明一种可调幅曲柄滑块受激振控机构，由第一连杆(1)、第二连杆(2)、第三连杆(3)、第一受控电机(4)、第二受控电机(5)、滑块(6)、联轴器(7)、第一双十字万(8)向联轴器、连接杆(17)、第二双十字万向联轴器(9)、导向套筒(10)、第一角位移传感器(11)、第二角位移传感器(12)、第一转动副(13)、第二转动副(14)、第三转动副(15)、第四转动副(16)、振动输出轴(18)、固定支架(19)、底座(20)组成，第一连杆(1)通过第一转动副(13)、联轴器(7)与第一受控电机(4)相连接，由第一电机(4)驱动，第一连杆(1)的另一端通过第二转动副(14)与第二连杆(2)的一端相连接，第二连杆(2)另一端通过第三转动副(15)与第三连杆(3)一端相连接，第三连杆(3)另一端通过第四转动副(16)、第一双十字万向联轴器(8)、连接杆(17)及第二双十字万向联轴器(9)与第二个受控电机(5)相连接，由第二电机(5)驱动，其中，第一连杆(1)和第三连杆(3)的长度相等，振动输出轴(10)沿导向套筒(18)做直线往复激振运动；第一角位移传感器(11)和第二角位移传感器(12)分别与第一转动副(13)、第三转动副相连接(15)，第一连杆(1)和第三连杆(3)的转角位移由第一角位移传感器(11)和第二角位移传感器(12)测出，通过控制单元MPU控制第一连杆(1)和第三连杆(3)的转速ω1、ω2，并调整第一连杆、第三连杆的相位角α1、α2，实现激振机构振幅的实时在线连续可调和复合频率的振动输出。
如图1所示，第一受控电机(4)和第二受控电机(5)可以使步进电机或者是伺服电机，第一受控电机(4)和第二受控电机(5)分别驱动第一连杆(1)和第三连杆(3)，第一连杆(1)和第三连杆(3)的转速与相位分别由MPU控制，第一角位移传感器(11)和第二角位移传感器(12)分别与第一连杆(1)和第三连杆(3)的铰链轴相连，用于测量第一连杆(1)和第三连杆(3)的转角位移α1、α2，通过控制MPU调整第一连杆(1)和第三连杆(3)的转速ω1和ω2便能实现滑块(6)复合频率的振动输出；当MPU控制第一连杆(1)、第三连杆(3)的转速ω1和ω2相等时，改变第一连杆(1)和第三连杆(3)的相位α1、α2之间的关系(即相位差)，滑块(6)位移矢量的振幅会随着相位差的大小的改变而发生改变，第一连杆(1)和第三连杆(3)之间的相位差大小可以通过MPU控制受控电机进行连续的在线不停机的改变，滑块(6)位移矢量的振幅就可以实现连续的在线不停机的调整，当第一连杆(1)和第三连杆(3)之间相位差的大小为180°，激振机构达到最大振幅，是常规相同尺寸大小单一非受控电机驱动的曲柄滑块激振机构振幅的两倍；当第一连杆(1)和第三连杆(3)之间相位差的大小为0°，最小振幅为零，相位差0～360°之间连续变化，则激振机构的振幅在最大振幅与最小振幅之间连续变化。第三连杆(3)铰链轴，随着滑块(6)做左右移动，产生较大的轴向与径向位移，因此第三连杆(3)需通过第一双十字万向联轴器(8)、连接杆(17)及第二双十字万向联轴器(9)与第二个受控电机(5)相连接。

Claims (1)

1.一种机械式激振机构，其特征在于由支撑台，第一受控电机、第二受控电机、联轴器、第一双十字万向联轴器、连接杆、第二双十字万向联轴器、第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一角位移传感器、第二角位移传感器、固定支架、滑块、导向套筒、振动输出轴组成；第一连杆、第二连杆与第三连杆依次以铰链相连接，第一连杆通过联轴器与第一受控电机相连接，由第一受控电机驱动，第三连杆通过第一双十字万向联轴器、连接杆及第二双十字万向联轴器与第二个受控电机相连接，由第二受控电机驱动，第一连杆和第三连杆的转角位移由第一角位移传感器和第二角位移传感器测出，通过控制单元MPU控制第一连杆和第三连杆的转速并调整第一连杆、第三连杆的相位角实现激振机构振幅的实时在线连续可调。
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