CN111173871B - 舵机加载用刚度可调大挠性扭簧 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，包括扭矩输入接口、扭矩输出接口、扭转板组件和隔离架组件；扭转板组件包括M个弹性元件，且M为大于1的正整数，隔离架组件包括N个隔离架，且N为正整数，隔离架为圆环形结构，在圆环形端面上沿圆周方向均匀开有Q个通孔，Q为不小于M的正整数；M个弹性元件沿圆周方向均匀分布，每个弹性元件均依次穿过N个隔离架上相应位置的通孔，扭转板组件两端分别嵌套扭矩输入接口和扭矩输出接口；输入扭矩通过扭矩输入接口经过扭转板组件传递至扭矩输出接口。本发明中通过扭转板组件中各弹性元件的沿圆周方向均布，使扭簧具有正反向刚度对称的特性，隔离架的设置使得扭簧在线性范围内实现大的扭转角度。

Description

舵机加载用刚度可调大挠性扭簧
技术领域
本发明属于扭转弹簧技术领域，尤其是涉及一种舵机加载用刚度可调大挠性扭簧。
背景技术
扭转弹簧广泛应用于机器人、精密仪器、材料试验、航空装备等领域中，主要实现扭矩传动、蓄能和零部件紧固等功能。传统的扭转弹簧为螺旋式结构和发条式结构，依靠更换弹簧材料、更改结构尺寸或串并联实现对扭转刚度的调节，却难以实现正反向行程的特性对称。传统的扭转弹簧的最大许用扭转变形量一般不超过±15％，不适用于要求大扭转角度(大于±40％)需求的场合。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，以解决飞行器舵机性能测试与仿真领域中，传统扭转弹簧正反向特性不对称，而扭力杆最大许用扭转角度小，不适用于大扭转角度的问题。扭转刚度或加载梯度的调整可通过改变弹簧结构尺寸、调整扭转板的数量、串联环节的级数以及更换弹簧材料等方式来实现，以满足飞行器舵机静动态性能测试或运动仿真方面的加载功能要求。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，包括扭矩输入接口，扭矩输出接口、扭转板组件和隔离架组件；所述扭转板组件包括M个弹性元件，且M为大于1的正整数，所述隔离架组件包括N个隔离架，且N为正整数，所述隔离架为圆环形结构，在圆环形端面上沿圆周方向均匀开有Q个通孔，且Q为不小于M的正整数；
扭转板组件的M个弹性元件沿圆周方向均匀分布，每个弹性元件均依次穿过隔离架组件的N个隔离架上相应位置的通孔，扭转板组件两端分别嵌套扭矩输入接口和扭矩输出接口；输入扭矩通过扭矩输入接口经过扭转板组件传递至扭矩输出接口。
进一步的，所述扭矩输入接口和扭矩输出接口上也都均匀开设有若干个通孔，且扭矩输入接口上的通孔个数和扭矩输出接口上的通孔的个数均与隔离架上的通孔个数相同。
进一步的，所述弹性元件为弹性板或弹性圆柱杆，相应的，隔离架上的通孔为矩形孔或圆孔。
进一步的，M个弹性元件与N个隔离架之间均为过盈配合。
进一步的，所述弹性元件的材质为铍青铜或弹簧钢，所述隔离架的材质为硬铝合金或钢。
进一步的，所述隔离架的通孔采用电火花线切割而成、采用铸造方式成型或采用冲压方式成型。
相对于现有技术，本发明所述的舵机加载用刚度可调大挠性扭簧具有以下优势：
本发明所述的舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，
扭转板组件穿过隔离架组件并沿圆周方向均布，即扭转板组件的多个弹性元件沿圆周方向均布，在周向截面内对称，所以具有正反刚度对称特性；隔离架用于多扭转板的并联构型的固型，保证扭转板在变形过程中的几何稳定性；隔离架的另一功能是实现多级串联的级联功能，以在线性范围内实现大的扭转角度。本发明可用于飞行器舵机性能测试或运动仿真的扭矩加载机构。
可根据刚度设计和扭转角行程的需求调整扭转板组件中扭转板的横截面尺寸L和W、改变单个扭转板的抗扭刚度，通过调整扭转板的分布圆半径R、扭转板的片数M和隔离架的数量N、隔离架的间距S，来改变扭簧的总刚度。本发明的扭簧可以实现大扭转角(变形量大于±40％)。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的舵机加载用刚度可调大挠性扭簧的立体结构示意图；
图2为本发明实施例所述的舵机加载用刚度可调大挠性扭簧的剖视图；
图3为弹性板的立体结构示意图；
图4为隔离架的立体结构示意图；
图5为M＝18，N＝4时的扭簧的位移云图；
图6为M＝18，N＝3时扭簧的位移云图。
附图标记说明：
1-扭矩输入接口、2-扭矩输出接口、3-扭转板组件、3-1-扭转板1、3-2-扭转板2、3-3-扭转板3、3-4-扭转板4、3-5-扭转板5、3-6-扭转板6、3-7-扭转板7、3-8-扭转板8、3-9-扭转板9、3-10-扭转板10、3-11-扭转板11、3-12-扭转板12、3-13-扭转板13、3-14-扭转板14、3-15-扭转板15、3-16-扭转板16、3-17-扭转板17、3-18-扭转板18、4-隔离架组件，4-1-隔离架1、4-2-隔离架2、4-3-隔离架3、4-4-隔离架4。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-图4所示，舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，包括扭矩输入接口1，扭矩输出接口2、扭转板组件3和隔离架组件4；所述扭转板组件3包括M个弹性元件，且M为大于1的正整数，所述隔离架组件4包括N个隔离架，且N为正整数，所述隔离架为圆环形结构，且在圆环形端面上沿圆周方向均匀开有Q个通孔，且Q为不小于M的正整数；
扭转板组件3的M个弹性元件沿圆环形的隔离架的圆周方向均匀分布，每个弹性元件均依次穿过隔离架组件4的N个隔离架上相应位置的通孔，扭转板组件3两端分别嵌套扭矩输入接口1和扭矩输出接口2；输入扭矩通过扭矩输入接口1经过扭转板组件3传递至扭矩输出接口2。所述扭矩输入接口1和扭矩输出接口2上也都均匀开设有若干个通孔，且扭矩输入接口上的通孔个数和扭矩输出接口上的通孔的个数均与隔离架上的通孔个数相同。
下面给出一具体实施例：舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，包括扭矩输入接口1，扭矩输出接口2、扭转板组件3和隔离架组件4；扭转板组件3包括18个扭转板，分别为扭转板1 3-1、扭转板2 3-2、扭转板3 3-3、扭转板4 3-4、扭转板5 3-5、扭转板6 3-6、扭转板7 3-7、扭转板8 3-8、扭转板9 3-9、扭转板10 3-10、扭转板11 3-11、扭转板12 3-12、扭转板133-13、扭转板14 3-14、扭转板15 3-15、扭转板16 3-16、扭转板17 3-17和扭转板18 3-18，所述隔离架组件4包括四个隔离架，分别为隔离架1 4-1、隔离架2 4-2、隔离架3 4-3和隔离架4 4-4，每个隔离架上沿圆周方向均布18个通孔，扭矩输入接口1和扭矩输出接口2上也都相应设置18个通孔，18个弹性元件与四个隔离架之间均为过盈配合。所述弹性元件为弹性板或弹性圆柱杆，相应的，隔离架上的通孔为矩形孔或圆孔。
所述弹性元件的材质为铍青铜或弹簧钢，所述隔离架的材质为硬铝合金或钢。所述隔离架的通孔采用电火花线切割而成、采用铸造方式成型或采用冲压方式成型。
当产生大扭转角度(大于±40％)时，通过在轴向均布多段扭转板的弹性变形来均分扭转应变，使得单段扭转板的最大应力低于其材料的屈服极限，实现大扭转角度的扭矩加载。通过设计扭转板的横截面尺寸、扭转板的分布圆半径、扭转板的片数和隔离架的间距，改变单个扭簧的扭转刚度，通过设计隔离架的数量，改变串联扭簧的总扭转刚度。
图5和图6分别为扭转板和所受外扭矩相同的前提下，隔离架个数N＝4和N＝3时的扭簧位移云图，从图中可以看出，在此前提条件下，N＝4时的扭转变形小于N＝3时的扭转变形，说明N＝4时的扭转刚度大于N＝3时的扭转刚度，也就是通过改变隔离架的数目可以改变扭簧的扭转刚度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，其特征在于：包括扭矩输入接口（1），扭矩输出接口（2）、扭转板组件（3）和隔离架组件（4）；所述扭转板组件（3）包括M个弹性元件，且M为大于1的正整数，所述隔离架组件（4）包括N个隔离架，且N为正整数，所述隔离架为圆环形结构，且在圆环形端面上沿圆周方向均匀开有Q个通孔，且Q为不小于M的正整数；
扭转板组件（3）的M个弹性元件沿圆周方向均匀分布，每个弹性元件均依次穿过隔离架组件（4）的N个隔离架上相应位置的通孔，扭转板组件（3）两端分别嵌套扭矩输入接口（1）和扭矩输出接口（2）；输入扭矩通过扭矩输入接口（1）经过扭转板组件（3）传递至扭矩输出接口（2）；
扭转板组件的多个弹性元件沿圆周方向均布，在周向截面内对称；
扭转板组件（3）包括18个弹性元件，分别为扭转板1 （3-1）、扭转板2 （3-2）、扭转板3（3-3）、扭转板4 （3-4）、扭转板5 （3-5）、扭转板6 （3-6）、扭转板7 （3-7）、扭转板8 （3-8）、扭转板9 （3-9）、扭转板10 （3-10）、扭转板11 （3-11）、扭转板12 （3-12）、扭转板13 （3-13）、扭转板14 （3-14）、扭转板15 （3-15）、扭转板16 （3-16）、扭转板17 （3-17）和扭转板18（3-18），所述隔离架组件（4）包括四个隔离架，分别为隔离架1 （4-1）、隔离架2 （4-2）、隔离架3 （4-3）和隔离架4 （4-4），每个隔离架上沿圆周方向均布18个通孔，扭矩输入接口（1）和扭矩输出接口（2）上也都相应设置18个通孔，18个弹性元件与四个隔离架之间均为过盈配合；
隔离架上的通孔为矩形孔；
当产生大扭转角度，扭转变形量大于±40%时，通过在轴向均布多段扭转板的弹性变形来均分扭转应变，使得单段扭转板的最大应力低于其材料的屈服极限，实现大扭转角度的扭矩加载。
2.根据权利要求1所述的舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，其特征在于：所述弹性元件的材质为铍青铜或弹簧钢，所述隔离架的材质为硬铝合金或钢。
3.根据权利要求1所述的舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，其特征在于：所述隔离架的通孔采用电火花线切割而成、采用铸造方式成型或采用冲压方式成型。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114018726B (zh) * 2021-10-22 2023-11-21 中国空空导弹研究院 一种刚度可调的琴簧式扭矩加载装置
CN115355236A (zh) * 2022-07-06 2022-11-18 钢铁研究总院有限公司 一种大扭矩扭转作动机构及其制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR878565A (fr) * 1942-01-19 1943-01-25 Ressort de torsion à éléments multiples
US4603830A (en) * 1983-09-28 1986-08-05 Wilkhahn Wilkening And Hahne Gmbh & Co. Spring mounting apparatus
CN1749593A (zh) * 2005-10-17 2006-03-22 杨海洋 组合式扭转弹簧
DE102013209439A1 (de) * 2013-05-22 2014-11-27 Zf Friedrichshafen Ag Torsionselement
DE102016104700A1 (de) * 2016-03-15 2017-09-21 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Torsionsfederelement
CN109681555A (zh) * 2019-01-08 2019-04-26 张志刚 一种可控变刚度的圆柱螺旋弹簧装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR878565A (fr) * 1942-01-19 1943-01-25 Ressort de torsion à éléments multiples
US4603830A (en) * 1983-09-28 1986-08-05 Wilkhahn Wilkening And Hahne Gmbh & Co. Spring mounting apparatus
CN1749593A (zh) * 2005-10-17 2006-03-22 杨海洋 组合式扭转弹簧
DE102013209439A1 (de) * 2013-05-22 2014-11-27 Zf Friedrichshafen Ag Torsionselement
DE102016104700A1 (de) * 2016-03-15 2017-09-21 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Torsionsfederelement
CN109681555A (zh) * 2019-01-08 2019-04-26 张志刚 一种可控变刚度的圆柱螺旋弹簧装置

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