CN204692426U - 一种微型斜面减振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型斜面减振器，包括外筒、作动件、导向滚轮、滚轮轴、两个拉簧、滚子、滚轴、滑槽件、弹性挡片、沉头螺钉；导向滚轮分别通过滚轮轴装配在作动件的上下两端构成作动组件，作动组件通过呈凹形的导向滚轮实现沿外筒内壁纵向导轨的自由运动。本实用新型通过作动件一侧斜面的纵向运动转化为拉簧的拉伸与收缩，实现纵向的减振功能，并利用斜面原理使得减振器的刚度大为减小，对较低频率的振动实现隔离。此外，本实用新型所采用的套筒结构和斜面的设置有效地缩减了整个减振器的尺寸，使之能更好地被用在空间局限的小型装置内，亦可将此微型减振器作为提供单自由度的低刚度减振模块单元使用，以构成或搭建要求更高的复杂减振装置。

Description

一种微型斜面减振器

技术领域

本实用新型涉及减振领域，具体涉及一种微型斜面减振器，应用于空间较为局限、并且要求低频减振和抗冲击的场合，可应用在晶振、小型电子设备、玩具等具体领域。

背景技术

小型电子设备、机载或弹载晶振等小型装置需要在较为局限的空间内实现减振，从而抑制由于基体的振动对于电子装置输出电信号特性的不利影响。而现有的减振装置一般适用于中大型的结构，如精密仪器、汽车、工程机械等领域所应用的减振器，而应用于小微型结构的减振器，尤其是晶振等电子装置领域的减振器一般采用橡胶、钢丝绳和弹性元件进行减振，但在十分有限的空间中对于重量很轻的减振对象，在受到低频振动时通常都无法起到减振效果。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种微型斜面减振器，通过利用斜面原理设计一种套筒结构的减振器，具有微小的结构和很低的刚度，从而能够在小空间内实现低频减振功能。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种微型斜面减振器，包括外筒、作动件、导向滚轮、滚轮轴、滚子、滚轴，其特征在于，所述作动件装嵌于所述外筒内；作动件上部和下部所设的空腔中均设有所述滚轮轴，滚轮轴上装有所述导向滚轮；所述滚轴的两端分别连接于所述外筒两侧，而所述滚子则套接于所述滚轴；作动件两侧的中部沿纵向均开有V形槽，其中一侧的V形槽主要由纵向的上下两段斜面以及这两段斜面交汇处光滑过渡的圆角构成，所述两段斜面均与纵向成一定夹角，且两个夹角角度相同；作动件在圆角处横向尺寸最小。

需要说明的是，作动件其中一侧所设V形槽的两段斜面的相对长度以及圆角在两段斜面上的相对位置取决于装上减振对象之后减振器的静态变形量，因此要根据减振对象的重量来确定。

进一步地，所述导向滚轮呈两端直径大于中间直径的腰鼓形状。

进一步地，所述外筒包括前壁、后壁和底壁三面筒壁，其相对的前壁和后壁均设有起定位和导向作用的纵向导轨，用以约束装在作动件上部和下部所设空腔中的导向滚轮，使其可沿所述纵向导轨纵向运动；所述后壁上设有弹性挡片或拧成多股的细金属丝，而前壁上设有与所述滚子相匹配的容腔。

更进一步地，所述前壁的两边外缘通过沉头螺钉装配有滑槽件，所述滚轴的两端分别可作相对运动地连接在所述滑槽件上设置的横向通槽中。

进一步地，所述外筒的两侧分别设有至少一根拉簧，所述拉簧的两端均带有拉钩，其中一端的拉钩套接在外筒后壁所设的圆形通孔上，另一端的拉钩勾接在装有滚子的滚轴上，通过拉簧的弹力使得滚子始终与作动件一侧所设的主要由纵向上下两段斜面以及这两段斜面交汇处光滑过渡的圆角构成的V形槽的斜面相接触。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型根据斜面原理在作动件两侧分别设置沿纵向的V形槽，其中始终与滚子相接触的V形槽主要由上下两段与纵向成一定夹角的斜面组成，使得减振器在其纵向的刚度值大为减小，约为拉簧刚度值的1/cot²θ(其中θ是V形槽斜面与作动件纵向之间的夹角；如果θ＝11°，那么减振器在纵向的刚度约为拉簧刚度值的1/25)，从而减振系统能达到很低的固有频率，实现对更低频激励的隔振；

2、斜面的倾角可以和两段斜面的长度可以根据具体的减振对象和减振参数进行设计，从而可以满足对一定范围内不同刚度值的设计需要，和对于不同振幅的设计需要，从而可以使得设计具有较大的选择性和灵活性；

3、利用斜面使得减振器刚度大幅降低的同时实现了微小型化的结构设计，使得整个结构能够应用于减振空间较小的装置中；

4、利用外筒内壁纵向导轨的定位和导向作用，使得作动件能通过中凹的腰鼓形导向滚轮实现在纵向稳定可靠的往复运动；

5、通过外筒上装设弹性挡片或者可通过旋拧股数来调节刚度的环形细金属丝实现对冲击作用的柔性缓冲。

附图说明

图1为本实用新型的爆炸示意图；

图2a和图2b为图1中所述外筒的结构示意图；

图3a和图3b为图1中作动件的结构示意图；

图4为图1中各零件的装配过程示意图；

图5为图1中各零件装配完成示意图；

图6为实施例的整体减振结构示意图；

图7a和图7b是实施例中单个减振器的刚度分析图解。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。

图中各标号所代表的零件如下：

1、外筒；2、导向滚轮；3、作动件；4、滚轮轴；5、拉簧；6、滚子；7、滚轴；8、弹性挡片；9、滑槽件；10、沉头螺钉；11、微型斜面减振器；12、减振对象；13、振动基础；14、上斜面；15、下斜面；16、纵向导轨；17、容腔；18、圆形通孔。

如图1-图6所示，四个导向滚轮2分别同轴装配在与作动件3固连的四个滚轮轴4上，四个导向滚轮2两两一对分别配置于作动件3上部和下部所设的空腔中；拉簧5的一端拉钩穿过外筒1后壁所设的圆形通孔18，另一端拉钩则勾接于滚轴7；滚子6同轴装在滚轴7上；两个滑槽件9分别通过沉头螺钉10固连在外筒1前壁的两侧；滚轴7两端分别穿过两个滑槽件9的横向通槽，通过横向通槽对其进行支撑并约束其运动。所述外筒1包括前壁、后壁和底壁三面筒壁，作动件3通过腰鼓形的导向滚轮2装在外筒1前壁和后壁的纵向导轨16上。所述后壁上设有弹性挡片8或拧成多股的细金属丝以实现对冲击作用的柔性缓冲，而前壁上设有与所述滚子相匹配的容腔17。

作动件3的两侧在中部均开有沿纵向的V形槽，其中一侧的V形槽主要由纵向的上斜面14和下斜面15两段斜面以及这两段斜面交汇处光滑过渡的圆角构成，所述两段斜面均与纵向成一定夹角，且两个夹角角度相同。作动件在圆角处横向尺寸最小斜面的倾角和两段斜面的长度可以根据具体的减振对象和减振参数进行设计。

具体安装的步骤为：

S1、先将滚轮轴4分别穿过导向滚轮2，再将其分别穿过作动件3上下两端的四个通孔，在通孔两端用金属粘接剂对滚轮轴4两端进行定位，使其不沿着轴向滑脱出来；

S2、将四个弹性挡片8或者环形拧股的细金属丝套装在外筒1的后壁上；将一个滑槽件9通过沉头螺钉10固连在外筒1的一侧上；

S3、将导向滚轮2的中间凹处与外筒1前壁和后壁所设的纵向导轨16对齐，然后将作动件沿纵向装入外筒1中；

S4、如图4所示，将滚子6和两个拉簧5置于作动件3所设V形槽的斜面的适当位置，并将滚轴7的一端依次穿过已装在外筒1一侧处的滑槽件9的横向通槽、拉簧5的拉钩、滚子6的中心孔和另一个拉簧5的拉钩；

S5、最后在外筒1的另一侧将滑槽件9的横向通槽穿过滚轴并用沉头螺钉10将滑槽件9与外筒1相固连。完成装配的视图如图5所示。

需要说明的是，图中所示的滚轴7两端均带有鼓起的结构，这起到了限位作用从而避免滚轴7从滑槽件9的两侧脱出。为了能够实现如上所述的装配过程，只在滚轴7的一端加工出鼓起的结构，待装配完成后再在滚轴7的另一端通过熔融或固接鼓头等方式制出限位结构即可。

本实用新型的微型斜面减振器的工作原理在于：滚轴上同轴装有与之间隙配合的滚子，当作动件沿纵向相对于外筒做往复运动的时候，作动件上一侧所设V形槽的斜面由于拉簧的拉力作用而始终与滚子相接触。由于两段斜面相接的圆角处是作动件横向尺寸最小的位置，所以从滚子与作动件的圆角位置相接触起，作动件相对于外筒或滚子向两端运动的时候斜面会对滚子产生外扩力，从而通过滚轴将拉簧进一步拉长，当作动件作回复运动的时候，拉簧会通过滚轴带动滚子产生收紧力作用于作动件的斜面从而提供分解到纵向的回复力。所述弹性挡片或细金属丝提供作动件在纵向往复运动过程中超过设计振动范围时的抗冲击缓冲作用。通过作动件两侧的下边缘与之相接触并逐渐压缩绷紧而实现柔性抗冲击。

以下将针对某个质量m约为80g的小型减振对象进行进一步的说明，并且此减振对象只在竖直方向受到基座振动的影响，所设计的整个减振系统竖直方向的固有频率要求在10Hz左右。

如图6所示，将四套微型斜面减振器11作为四个支腿布置在减振对象12的四角，作动件的上端与减振对象相固连，外筒的下端与振动基础13相固连。

为实现上面的设计要求，减振器中所使用的拉簧可选取国标GB/T1973.2-2005中型号为LB 0.35×2.5×7.5×7.5GB/T 1932.2-S的拉簧，其刚度为1.104N/mm。所设计的作动件两斜面与纵向的夹角均为11度，则由于主要零件之间相对运动是滚动，在忽略较小的摩擦力的情况下可由图7a和图7b中所示的力平衡以及位移关系来估算单个微型斜面减振器的刚度值，图7a中，Fn1、Fn2分别为位于作动件3上部的两个导向滚轮2分别沿外筒1前壁和后壁所设纵向导轨16运动时受到的纵向导轨施加的力，Fn3、Fn4则分别为位于作动件3下部的两个导向滚轮2分别沿外筒1后壁和前壁所设纵向导轨16运动时受到的纵向导轨施加的力；Fn为滚子沿着作动件1一侧V形槽的上斜面14和下斜面15滚动时，受到的斜面所施加的力。

由K_d＝F/Δu_d、Δu_d＝Δu_t×(cot11°)、Δu_t＝F·cot11°/k_t三式可得到K_d＝(tan11°)²·k_t。其中F是为推导刚度而假设施加在作动件上沿纵向的力；K_d是微型斜面减振器的纵向刚度，k_t是拉簧的刚度；Δu_d与Δu_t分别是作动件的纵向位移与相对应的拉簧伸缩量。由于微型斜面减振器两侧各有一个拉簧，两个拉簧是并联关系，因此k_t＝2×1.104N/mm＝2.208N/mm，故可得到单个微型斜面减振器的纵向刚度的估算值约为K_d＝0.0834N/mm；对于图6的示例结构，竖直方向由四个并联的微型斜面减振器支撑，因此整个减振结构在竖直方向的刚度为K_v＝4K_d＝0.3336N/mm。由单自由度振动固有频率公式可得整个减振结构的固有频率(其中m是前面所述的减振对象的质量，其值为80g)，因此满足了设计所要求的10Hz左右的固有频率。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种微型斜面减振器，包括外筒、作动件、导向滚轮、滚轮轴、滚子、滚轴，其特征在于，所述作动件装嵌于所述外筒内；作动件上部和下部所设的空腔中均设有所述滚轮轴，滚轮轴上装有所述导向滚轮；所述滚轴的两端分别连接于所述外筒两侧，而所述滚子则套接于所述滚轴；作动件两侧的中部沿纵向均开有V形槽，其中一侧的V形槽主要由纵向的上下两段斜面以及这两段斜面交汇处光滑过渡的圆角构成，所述两段斜面均与纵向成一定夹角，且两个夹角角度相同；作动件在圆角处横向尺寸最小。

2.根据权利要求1所述的微型斜面减振器，其特征在于，所述导向滚轮呈两端直径大于中间直径的腰鼓形状。

3.根据权利要求1所述的微型斜面减振器，其特征在于，所述外筒包括前壁、后壁和底壁三面筒璧，其相对的前壁和后壁均设有纵向导轨，设于所述作动件上部和下部所设空腔中的导向滚轮可沿所述纵向导轨纵向运动；其中所述后壁上设有弹性挡片或拧成多股的细金属丝，而前壁上设有与所述滚子相匹配的容腔。

4.根据权利要求1或3所述的微型斜面减振器，其特征在于，所述外筒前壁的两侧通过沉头螺钉装配有滑槽件，所述滚轴的两端分别可作相对运动地连接在所述滑槽件上设置的横向通槽中。

5.根据权利要求1所述的微型斜面减振器，其特征在于，所述外筒的两侧分别设有至少一根拉簧，所述拉簧的两端均带有拉钩，其中一端的拉钩套接在外筒后壁所设的圆形通孔上，另一端的拉钩勾接在装有滚子的滚轴上，通过拉簧的弹力使得滚子始终与作动件一侧所设的主要由纵向上下两段斜面以及这两段斜面交汇处光滑过渡的圆角构成的V形槽的斜面相接触。