CN112234751A - 高速往复直线运动实验机 - Google Patents

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张辉
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Abstract

本发明公开一种高速往复直线运动实验机。所述实验机的支撑台(1)上放置电机(2)和直线式磁场调制型磁齿轮(9)，滑块杆(7)通过输入端联轴器(8)与直线式磁场调制型磁齿轮(9)的低速输入轴(901)相联接，直线式磁场调制型磁齿轮(9)的高速输出轴(923)通过输出端联轴器(10)与连接轴(11)相联接，所述连接轴(11)的端部与工作台(17)固联，带动工作台(17)上的下试件(15)相对液压缸(12)加载的上试件(13)作高速往复直线运动。本发明通过直线式调制型磁齿轮产生的磁耦合驱动力矩，促使实验机输出高速往复直线运动。本发明能够有效地改善高速直线运动实验机的振动、噪声等不利因素，减少了维护成本，提高了所述实验机的可靠性和稳定性。

Description

高速往复直线运动实验机
技术领域
本发明涉及一种实验机技术领域，特别是涉及一种高速往复直线运动实验机。
背景技术
高速往复直线运动实验机是一种测量试件摩擦磨损的重要的实验机，相比于采用纯机械式的往复直线运动实验机存在振动和噪声大、疲劳寿命短和维修成本高等问题，尤其在高频工作状态以及精密工作环境之下，上述问题则会表现得更为突出。磁性齿轮传动通过磁铁与磁铁之间的磁场耦合作用传递运动和动力，传动中无传动体的直接接触，与机械齿轮的传动相比，磁性齿轮也能够随时改变转动速度和方向，而且具有振动与噪声小、无需润滑、过载自我保护、生产工艺要求低和冲击力小等优势。随着高效永磁材料的应用以及磁齿轮本身的拓扑结构发展越来越完善，磁性齿轮越来越受到学者们的高度重视，并且已经广泛应用于航空航天、军事、医疗器械、食品加工、化工设备和风能开发等领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速往复直线运动实验机，该发明将电机的连续转动转化为往复直线运动，通过直线式调制型磁齿轮产生的磁耦合驱动力矩，促使实验机输出高速往复直线运动。本发明能够有效地改善高速直线运动实验机的振动、噪声等不利因素，减少了维护成本，提高了实验机的可靠性和稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高速往复直线运动实验机，包括支撑台、电机、曲柄滑块机构、支撑架、底台及底座。所述支撑台上安装电机和直线式磁场调制型磁齿轮，滑块杆通过输入端联轴器与直线式磁场调制型磁齿轮的低速输入轴相联接，直线式磁场调制型磁齿轮的高速输出轴通过输出端联轴器与连接轴相联接，所述连接轴的端部与工作台固联。所述低速输入轴与调磁环法兰盘Ⅰ用螺钉连接，所述调磁环法兰盘Ⅰ内侧焊接法兰并在其上安装法兰盘式直线运动轴承Ⅰ，外动子构件固定在壳体上，内动子构件安装在高速输出轴上，所述内动子构件通过输出端联轴器、连接轴、工作台带动下试件作相对于上试件的高速往复直线运动。
所述外动子构件的外动子背铁通过螺钉Ⅱ与机壳盖板Ⅰ相连接，外动子永磁铁通过磁力吸附在所述外动子背铁上，外动子永磁体挡圈通过螺钉Ⅰ与机壳盖板Ⅱ连接。
所述内动子构件的内动子永磁铁通过磁力吸附在内动子背铁上，内动子永磁铁隔片通过螺钉与内动子法兰盘Ⅱ连接，内动子背铁安装在支撑环上，所述支撑环通过螺钉与内动子法兰盘Ⅱ连接。
所述支撑架为直角形结构，其底部固定在所述底台上，其顶部安装液压缸。所述底座的上表面安装导轨和专用夹具，所述专用夹具用于装夹上试件，所述导轨可使工作台沿其底座上的导轨直线运动，底座的上表面还用紧定螺钉固定下试件。
所述壳体与机壳盖板Ⅰ、机壳盖板Ⅱ通过螺栓Ⅱ相连接，所述机壳盖板Ⅰ的轴心处安装密封橡胶圈Ⅰ，所述机壳盖板Ⅱ的轴心处安装密封橡胶圈Ⅱ，机壳盖板Ⅱ的内侧安装由弹簧垫片和弹簧组成的缓冲装置。
所述低速输入轴与调磁环法兰盘Ⅰ通过螺钉连接，且在与调磁环法兰盘Ⅰ连接部分端为中空结构。
所述磁齿轮调磁环由非导磁块、导磁块组成并与调磁环法兰盘Ⅰ、调磁环法兰盘Ⅱ用通过表面涂有聚四氟乙烯材料的双头螺柱连接组成一个整体，且在调磁环法兰盘Ⅰ内部通过螺钉安装有法兰盘式直线运动轴承Ⅰ，调磁环法兰盘Ⅱ通过螺钉安装有法兰盘式直线运动轴承Ⅱ。
所述支撑架的顶部安装液压缸可对专用夹具挟持的上试件实施加载。
所述曲柄滑块机构的电机输出轴与圆盘键连接，圆盘圆周上的通孔由销钉Ⅰ与连杆一端的通孔铰接，所述连杆另一端的通孔与滑块杆的一端的通孔铰链连接。
本发明的有益的技术效果是：
本发明的电机通过曲柄滑块机构，将电机连续转动转化为往复直线运动，曲柄滑块机构的滑块轴通过输入端联轴器将运动传递到直线式磁场调制型磁齿轮的低速输入轴上，通过直线式调制型磁齿轮产生的磁耦合驱动力矩，使实验机输出高速往复直线运动。即该高速往复直线运动实验机是将曲柄滑块机构和直线式磁场调制型磁齿轮相结合，能够有效地改善高速直线运动实验机的振动、噪声等不利因素，减少了维护成本，提高了所述实验机的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是高速直线运动实验机的结构示意图；
图2是M局部放大示意图；
图3是直线式磁齿轮结构示意图；
图4是F局部放大示意图；
图5是高速直线运动实验机工作部的结构示意图。
在上述附图中，1-支撑台，2-电机，3-圆盘，4-销钉Ⅰ，5-连杆，6-销钉Ⅱ，7-滑块轴，8-输入端联轴器，9-直线式磁场调制型磁齿轮，901—低速输入轴，902-密封橡胶圈Ⅰ，903-机壳盖板Ⅰ，904外动子背铁，905-机壳，906-外动子永磁铁，907-调磁环法兰盘Ⅰ，908-法兰盘式直线式运动轴承Ⅰ，909-调磁环，910-内动子法兰盘Ⅰ，911-内动子永磁铁隔磁片，912-内动子永磁铁，913-内动子背铁，914-支撑环，915-内动子法兰盘Ⅱ，916-调磁环法兰盘Ⅱ，917-外动子挡圈，918-机壳盖板Ⅱ，919-法兰盘式直线运动轴承Ⅱ，920-弹簧垫片，921-弹簧，922-密封橡胶圈Ⅱ，923-高速输出轴，924-螺栓Ⅰ，925-螺栓II，926-机座，10-输出端联轴器，11-连接轴，12-液压缸，13-上试件，14-专用夹具，15-下试件，16-紧定螺钉，17-工作台，18-螺栓III，19-导轨，20-支撑架，21-螺栓IV，22-底台，23-底座，24-螺栓V，25-螺栓VI。
具体实施方式
参见图1、图3，一种高速直线运动实验机，包括支撑台1、电机2、曲柄滑块机构、支撑架20、底台22及底座23。所述支撑台1上安装电机2和直线式磁场调制型磁齿轮9，所述曲柄滑块机构的电机2的输出轴与圆盘3键连接，圆盘3圆周上的通孔由销钉Ⅰ4与连杆5一端的通孔铰接，所述连杆5另一端的通孔与滑块杆7的一端的通孔铰链连接。所述滑块杆7通过输入端联轴器8与直线式磁场调制型磁齿轮9的低速输入轴901相连接，直线式磁场调制型磁齿轮9的高速输出轴923通过输出端联轴器10与连接轴11相连接，所述连接轴11的端部与工作台17固联。
所述低速输入轴901与调磁环法兰盘Ⅰ907用螺钉连接，低速输入轴901与调磁环法兰盘Ⅰ907连接部分的端部为中空结构。所述调磁环法兰盘Ⅰ907内侧焊接法兰并在其上安装法兰盘式直线运动轴承Ⅰ908，外动子构件固定在壳体905上，内动子构件安装在高速输出轴923上，通过输出端联轴器10、连接轴11、工作台17带动下试件15作相对于上试件13的高速往复直线运动。
所述支撑架20为直角形结构，支撑架20的底部固定在所述底台22上，其顶部安装液压缸12。所述底座23的上表面安装导轨19和专用夹具14，所述专用夹具14用于安装上试件13，所述支撑架20顶部的液压缸12对专用夹具14挟持的上试件13实施加载，所述导轨19可使工作台17沿其底座上的导轨直线运动，底座23的上表面采用紧定螺钉16固定下试件15。
直线式调制型磁齿轮9的机壳905与机壳盖板Ⅰ903、机壳盖板Ⅱ918通过螺栓Ⅱ925相连接，所述机壳盖板Ⅰ903、机壳盖板Ⅱ918的轴孔处安装密封橡胶圈Ⅰ902、密封橡胶圈Ⅱ922，在机壳盖板Ⅱ918的密封橡胶圈Ⅱ922内侧安装由弹簧垫片920、弹簧921组成的缓冲装置。
直线式磁场调制性齿轮9的外动子背铁904通过螺钉Ⅱ925与机壳盖板Ⅰ903连接，外动子构件包括外动子永磁铁906、外动子背铁904和外动子永磁体挡圈917，其中，外动子永磁铁906通过磁力吸附在所述外动子背铁904上，外动子永磁体挡圈917通过螺钉Ⅰ924与机壳盖板Ⅱ918连接。直线式磁场调制型齿轮9的调磁环法兰盘Ⅰ907左侧与低速输入轴901通过螺钉相连接，调磁环法兰盘Ⅰ907右侧通过螺钉安装有法兰盘式直线运动轴承908，调磁环法兰盘Ⅱ916通过螺钉安装直线运动轴承Ⅱ919。磁齿轮调磁环909由非导磁块、导磁块组成并与调磁环法兰盘Ⅰ907、调磁环法兰盘Ⅱ916用通过表面涂有聚四氟乙烯材料的双头螺柱连接组成一个整体。直线式磁场调制型齿轮9的内动子构件通过轴肩与螺钉安装在高速输出轴923上。内动子构件包括内动子永磁铁912、内动子背铁913、内动子永磁铁隔片911、内动子法兰盘Ⅱ915和支撑环914，其中，内动子永磁铁912通过磁力吸引在内动子背铁913上，内动子永磁铁隔片911通过螺钉与内动子法兰盘Ⅱ915连接，内动子背铁913安装在支撑环(环)914上，所述支撑环(环)914通过螺钉与内动子法兰盘Ⅱ915连接。
高速往复直线运动实验机运行状态如下：
电机2通过键将电机输出轴与圆盘3、连杆5与滑块轴7组成曲柄滑块机构，电机2输出轴的连续圆周转动转化为曲柄滑块机构的往复直线运动，曲柄滑块的往复直线运动通过输入端联轴器8传递给低速输入轴901的往复直线运动，低速输入轴8与直线式磁场调制型齿轮9的调磁环法兰盘连接，转化为直线式磁场调制型磁齿轮调磁环构件的往复直线运动，通过与机壳905固定在一起的外动子构件的磁场调制作用所产生的磁耦合驱动力矩，直线式磁场调制型磁齿轮调磁环构件的往复直线运动转化为磁齿轮内动子构件的高速往复直线运动，致使所述实验机的高速输出轴923输出高速往复直线运动，并通过输出端联轴器10将运动由高速输出轴923传递到相连接的连接轴11上，进而再通过与连接轴焊接的工作台17作高速往复直线运动。在液压缸12对上试件13施加载荷下，带动工作台17上的下试件15相对上试件13作高速往复直线运动。
上述实施例并非是本发明的限制性实施方式，凡本领域的技术人员在本发明的实质内容的基础上所进行的修饰或者等效改变，均在本发明要求保护的技术范畴之内。

Claims (8)

1.一种高速往复直线运动实验机，包括支撑台(1)、电机(2)、曲柄滑块机构、支撑架(20)、底台(22)及底座(23)，其特征在于：所述支撑台(1)上安装电机(2)和直线式磁场调制型磁齿轮(9)，滑块杆(7)通过输入端联轴器(8)与直线式磁场调制型磁齿轮(9)的低速输入轴(901)相联接，直线式磁场调制型磁齿轮(9)的高速输出轴(923)通过输出端联轴器(10)与连接轴(11)相联接，所述连接轴(11)的端部与工作台(17)固联；
所述低速输入轴(901)与调磁环法兰盘Ⅰ(907)用螺钉连接，所述调磁环法兰盘Ⅰ(907)内侧焊接法兰并在其上安装法兰盘式直线运动轴承Ⅰ(908)，外动子构件固定在壳体(905)上，内动子构件安装在高速输出轴(923)上，通过输出端联轴器(10)、连接轴(11)、工作台(17)带动下试件(15)作相对于上试件(13)的高速往复直线运动；
所述支撑架(20)为直角形结构，支撑架(20)的底部固定在所述底台(22)上，其顶部安装液压缸(12)；所述底座(23)的上表面安装导轨(19)和专用夹具(14)，所述专用夹具(14)用于装夹上试件(13)，所述导轨(19)可使工作台(17)沿其底座上的导轨直线运动，底座(23)的上表面采用紧定螺钉(16)固定下试件(15)。
2.根据权利要求1所述的高速往复直线运动实验机，其特征在于：所述外动子构件的外动子背铁(906)通过螺钉Ⅱ(925)与机壳盖板Ⅰ(903)连接，外动子永磁铁(906)通过磁力吸附在所述外动子背铁(904)上，外动子永磁体挡圈(917)通过螺钉Ⅰ(924)与机壳盖板Ⅱ(918)连接。
3.根据权利要求1所述的高速往复直线运动实验机，其特征在于：所述内动子构件的内动子永磁铁(911)通过磁力吸附在内动子背铁(912)上，内动子永磁铁隔片(911)通过螺钉与内动子法兰盘Ⅱ(915)连接，内动子背铁(912)安装在支撑环(913)上，支撑环(913)通过螺钉与内动子法兰盘Ⅱ(915)连接。
4.根据权利要求1所述的高速往复直线运动实验机，其特征在于：所述壳体(905)与机壳盖板Ⅰ(903)、机壳盖板Ⅱ(918)通过螺栓Ⅱ(925)相连接，所述机壳盖板Ⅰ(903)的轴心处安装密封橡胶圈Ⅰ(902)，所述机壳盖板Ⅱ(918)的轴心处安装密封橡胶圈Ⅱ(922)，机壳盖板Ⅱ(918)的内侧安装由弹簧垫片(920)和弹簧(921)组成的缓冲装置。
5.根据权利要求1所述的高速往复直线运动实验机，其特征在于：所述低速输入轴(901)与调磁环法兰盘Ⅰ(907)通过螺钉连接，且在与调磁环法兰盘Ⅰ(907)连接端部为中空结构。
6.根据权利要求1所述的高速往复直线运动实验机，其特征在于：磁齿轮调磁环(909)由非导磁块、导磁块组成并与调磁环法兰盘Ⅰ(907)、调磁环法兰盘Ⅱ(916)用通过表面涂有聚四氟乙烯材料的双头螺柱连接组成一个整体，且在调磁环法兰盘Ⅰ(907)内部通过螺钉安装法兰盘式直线运动轴承Ⅰ(908)，调磁环法兰盘Ⅱ(916)通过螺钉安装有法兰盘式直线运动轴承Ⅱ(919)。
7.根据权利要求1所述的高速往复直线运动实验机，其特征在于：所述支撑架(20)的顶部安装液压缸(12)可对专用夹具(14)装夹的上试件(13)实施加载。
8.根据权利要求1所述的高速往复直线运动实验机，其特征在于：所述曲柄滑块机构的电机(2)输出轴与圆盘(3)键连接，圆盘(3)圆周上的通孔由销钉Ⅰ(4)与连杆(5)一端的通孔铰接，所述连杆(5)另一端的通孔与滑块杆(7)的一端的通孔铰链连接。
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