[发明专利]一种转角自伺服被动柔顺液压机器人关节

权利要求书

1.一种转角自伺服被动柔顺液压机器人关节，其特征在于：包括舵机(19)、舵机盖(2)、舵机盘(18)、舵机座(3)，缸体(6)、阀套(15)、阀芯(17)、阀体(14)、固定挡块(21)、叶片(25)、主动锥齿轮(13)、从动轴(12)、从动锥齿轮(8)、齿轮盖(11)、连杆(9)、从动臂(10)和连接盘(1)；

所述的阀体(14)同中心地安装在缸体圆柱形空腔内(32)，阀体(14)左右两端同中心地装有两个深沟球轴承(5)，左端深沟球轴承(5)同中心地固定在缸体左轴承槽(29)里，右端深沟球轴承(5)同中心地固定在缸体右轴承槽(33)里，左端盖(4)安装在缸体(6)的左端，右端盖(7)安装在缸体(6)的右端，阀体(14)的输出轴伸出右端盖(7)，主动锥齿轮(13)同中心地安装在阀体(14)右端的输出轴轴肩上，安装在右端盖(7)的腔内，从动轴(12)安装在右端盖(7)上，齿轮盖(11)安装在右端盖(7)上，从动锥齿轮(8)同中心地安装在从动轴(12)上，两根连杆(9)通过螺钉分别固定对称安装在从动轴(12)两端，两根连杆(9)的另一端中间安装从动臂(10)，两个连接盘(1)一个同中心地安装在左侧舵机盖(2)上，一个同中心地安装在从动臂(10)末端；

所述的缸体(6)内壁的正上部装有固定挡块(21)，固定挡块(21)与阀体(14)为动配合；阀体圆柱形空腔(37)的外壁设有叶片(25)，叶片(25)与缸体(6)为动配合；

所述的阀套(15)同中心地安装在阀体圆柱形空腔(37)内，阀套(15)的左端面与阀体(14)的左端面通过圆柱销固定在一起，阀芯(17)右端穿过阀套(15)同中心地安装在阀体圆柱形空腔(37)内，阀芯(17)左端和右端分别装有两个推力球轴承(16)；

所述的舵机(19)通过两个舵机座(3)固定左端盖(4)上，舵机(19)的输出轴通过两个用螺栓联接的舵机盘(18)与阀芯(17)左端内孔同中心键联接；

所述的左端盖(4)的上方和下方对应的设有左端盖低压油通道(28)和左端盖高压油通道(27)，左端盖低压油通道(28)的出口为低压油出口T，左端盖高压油通道(27)的入口为高压油入口P，左端盖低压油通道(28)圆心和左端盖高压油通道(27)的圆心与左端盖(4)圆心连线的夹角为150°；

所述的缸体(6)的上部沿径向方向设有缸体第一低压油通道(30)，沿轴向方向设有缸体第二低压油通道(31)，缸体第一低压油通道(30)和缸体第二低压油通道(31)相通，缸体第二低压油通道(31)与左端盖低压油通道(28)相通；缸体(6)的下部沿轴向方向设有缸体高压油通道(34)，缸体高压油通道(34)与左端盖高压油通道(27)相通；

缸体第一低压油通道(30)的入口与缸体低压油环形槽(36)相通，缸体低压油环形槽(36)与阀体上第一低压油通道(20)和阀体下第一低压油通道(26)相通，第一径向低压油通道上下两个部分与阀套左T口(46)相通，阀套左T口(46)与阀芯第一环状凸台上(55)的矩形槽相通，阀芯第一环状凸台(55)上的矩形槽与阀套左A口(47)相通，阀套左A口(47)通过阀体的第一矩形阀口(44)与对应的第一工作腔相通(61)；

缸体第二低压油通道(31)的入口与阀体低压油环形槽(43)相通，阀体低压油环形槽(43)与阀体第二低压油通道(22)相通，阀体第二低压油通道(22)与阀套右T口(53)相通，阀套右T口(53)与阀芯(17)的第四环状凸台(58)上的矩形槽相通，阀芯(17)的第四环状凸台(58)上的矩形槽与阀套右B口(52)相通，阀套右B口(52)通过阀体(14)的第二矩形阀口(45)与对应的第二工作腔(62)相通；

缸体高压油通道(34)的出口与阀体高压油环形槽(42)相通，阀体高压油环形槽(42)与阀体Z形高压油通道(24)相通，阀体Z形高压油通道(24)与阀套左P口(49)和阀套右P口(50)分别相通，阀套左P口(49)与阀芯第二环状凸台(56)上的矩形槽相通，阀芯第二环状凸台(56)上的矩形槽与阀套右A口(48)相通，阀套右A口(48)通过阀体第一矩形阀口(44)与对应的第一工作腔(61)相通；

阀套右P口(50)与阀芯第三环状凸台(57)上的矩形槽相通，阀芯第三环状凸台(57)上的矩形槽与阀套左B口(51)相通，阀套左B口(51)通过阀体的第二矩形阀口(45)与对应的第二工作腔(62)相通；

主动锥齿轮(13)径向通过圆螺母安装在阀体(14)输出轴末端固定，周向通过平键固定，从动轴(12)两端装有深沟球轴承B(65)，深沟球轴承B(65)内圈与从动轴(12)过度配合，外圈与右端盖(7)过度配合；主动锥齿轮(13)和从动锥齿轮(8)呈90°啮合，从动锥齿轮(8)与从动轴(12)周向通过平键固定连接；深沟球轴承B(65)两端装有轴承盖轴向固定，连杆(9)圆周向通过平键与从动轴(12)固定，通过螺钉与从动轴(12)轴向固定连接，从动臂(10)通过螺钉安装在两个连杆(9)中间，两个连接盘(1)分别用螺栓安装在左侧端舵机盖(2)和右侧端从动臂(10)上；

所述阀体(14)自左到右依次由空心圆柱体、叶片(25)、圆柱体凸台、第一轴肩(38)、第二轴肩(39)和阀体输出轴(40)组成；圆柱体的外径与缸体圆形孔(35)内径的名义尺寸相同，圆柱体内部开有阀体圆柱形空腔(37)和阀体轴承槽(41)，阀体圆柱形空腔(37)内径与阀套(15)外径的名义尺寸相同，阀体圆柱形空腔(37)左端开有两个尺寸相同的半圆形圆柱销孔，两个销孔呈180°分布，圆柱体的左端圆柱面开有两个阀体密封槽，缸体低压油环形槽(36)在阀体(14)左端的两个密封槽之间，密封槽之间设有阀体上第一低压油通道(20)和阀体下第一低压油通道(26)；

圆柱体外壁下方设有叶片(25)，叶片(25)长度为缸体圆柱形空腔(32)的长度与阀体(14)的圆柱体凸台的长度之差，叶片(25)的上下弧面差为缸体圆柱形空腔(32)的内径与阀体(14)的圆柱体外径差的一半；叶片(25)的下弧面中心处沿轴线方向设有条状密封槽，条状密封槽与叶片(25)的长度相等，条状密封槽嵌有叶片密封条；

阀体圆柱体凸台的外径与缸体圆柱形空腔(32)内径的名义尺寸相同，圆柱体凸台的圆柱面开有三个阀体密封槽，左侧和中间的阀体密封槽间开有阀体低压油环形槽(43)和阀体第二低压油通道(22)，中间和右侧的阀体密封槽间开有阀体高压油环形槽(42)和阀体折线型高压油通道(24)；

靠近圆柱体凸台的空心圆柱体上设有第二矩形阀口(45)，在靠近左侧阀体密封槽的空心圆柱体上设有第一矩形阀口(44)，第一矩形阀口(44)和第二矩形阀口(45)尺寸相同；

阀体折线型高压油通道(24)口的素线位于第二矩形阀口(45)中心的素线和第一矩形阀口(44)中心的素线的正中间，第二矩形阀口(45)中心的素线和第一矩形阀口(44)中心的素线的夹角为θ，其大小为

式(1)中：b₁为叶片内壁的弧长；b₂为矩形阀口在空心圆柱体上的弧长；r为空心圆柱体的外径；

阀体(14)第一轴肩(38)长度为阀体圆柱体凸台到缸体右端面的距离，阀体(14)第二轴肩(39)长度为阀体(14)第一轴肩(38)右端面到右端盖(7)右端面的距离，阀体输出轴(40)左侧端开设有键槽，阀体输出轴(40)右端周向加工有螺纹；

所述阀芯(17)左端设有与舵机盘(18)联接的键槽；阀芯(17)自左到右设有第一环状凸台(55)、第二环状凸台(56)、第三环状凸台(57)、第四环状凸台(58)和第五环状凸台(59)，第一环状凸台(55)、第二环状凸台(56)、第三环状凸台(57)和第四环状凸台(58)的右侧边分别开有两个尺寸相同的矩形槽，两个矩形槽呈180°分布，每两个矩形槽位于各自的同一个圆周线上；第一环状凸台(55)的两个矩形槽中心线和第三环状凸台(57)的两个矩形槽中心线分别轴心对称的位于两条素线上，第二环状凸台(56)的两个矩形槽中心线和第四环状凸台(58)的两个矩形槽中心线分别位于轴心对称的另两条素线上，每条素线相差90°；

所述阀芯(17)左侧靠近第一环状凸台(55)处开有径向油通槽(54)，阀芯(17)右侧中心开设有轴向油通槽(60)，轴向油通槽(60)左端与径向油通槽(54)相通，两个油通槽呈90°分布，轴向油通槽(60)右端贯穿阀芯(17)。