[发明专利]一种刚度函数化的被动减振关节

摘要

本发明公开了一种刚度函数化的被动减振关节，包括有关节恢复力矩结构、函数化摩擦力矩结构和轴向补偿力结构；当下基体受力而产生关节角位移时，关节便产生关节恢复力矩与摩擦力矩，其中恢复力矩与关节旋转角成线性关系，摩擦力矩与关节旋转角成函数化关系，摩擦力方向始终与相对运动方向相反；扭簧起到储能作用，摩擦部件起到耗能作用，两者共同作用起到缓冲减振作用。由于关节具备函数化的摩擦力矩，对冲击振动能量的吸收具有针对性，例如随着关节旋转角的增加，其摩擦力矩越大，摩擦耗能就越大，其摩擦力矩与关节角的函数关系可定制，因此提高了缓冲减振的通用性。

主权项

一种刚度函数化的被动减振关节，其特征在于：包括有关节恢复力矩结构、函数化摩擦力矩结构和轴向补偿力结构；所述的关节恢复力结构包括对称扭簧(16)、上基体(15)、关节轴(1)、轴承(13)、轴套(14)、下基体(25)、第二螺钉(24)组成；扭簧(16)一端通过第二螺钉(24)固定在下基体(25)的螺纹孔上，另一端固定在上基体(15)的凹槽中，恢复力矩由扭簧(16)提供，上基体(15)与下基体(25)通过轴承(13)与轴套(14)实现旋转副约束，使关节具备重载能力；所述的函数化摩擦力矩结构包括端盖(11)、摩擦环(10)、第三小滚球(9)、第一螺钉(12)、第二压缩弹簧(8)、凸轮体(7)、第二小滚球(6)、第一压缩弹簧(5)、小滚子(22)、滚轴(23)、滚轮座(21)、滑槽(20)、第二螺母(18)、第一螺栓(26)、螺母座(19)、第二螺栓(17)，摩擦力矩由摩擦环(10)与端盖(11)的旋转摩擦提供，摩擦力矩的大小由轴向正压力控制；端盖(11)固定在下基体(25)上，摩擦环(10)通过第三小滚球(9)与关节轴(1)产生移动副约束，其中第三小滚球(9)安装在摩擦环(10)内壁面上，在关节轴(1)轴向的凹槽中滑动，使得摩擦环(10)只能轴向移动；摩擦环(10)一端面与端盖(11)发生旋转摩擦，产生摩擦力矩，摩擦环(10)另一端面通过第二压缩弹簧(8)与凸轮体(7)连接，凸轮体(7)内壁面通过第二小滚球(6)与关节轴(1)产生移动副约束，使得凸轮体只能轴向移动；凸轮体(7)通过第二压缩弹簧(8)与电磁套筒(3)连接；凸轮体(7)与固定在下基体(25)上的可调距离的小滚子(22)形成点面约束，小滚子(22)在凸轮体(7)的凸轮面上滚动，从而使凸轮体(7)发生轴向移动，轴向移动的凸轮体(7)导致第二压缩弹簧(8)的形变，从而改变第二压缩弹簧(8)对摩擦环(10)的正压力，最终改变摩擦力矩，即实现摩擦力矩与关节旋转的角度成函数关系；所述的补偿力结构包括有电磁线圈、电磁套筒(3)、第一小滚球(4)、第一螺母(2)；电磁套筒(3)通过第一螺母(2)与第一小滚球4约束在关节轴(1)上，使得电磁套筒(3)只能发生轴向运动；补偿力由电磁线圈对凸轮体(7)的吸引力提供，即当凸轮体(7)发生轴向移动时，第二压缩弹簧(8)和第一压缩弹簧(5)的合力将增加在小滚子(22)上，因此电磁线圈对凸轮体(7)的吸引力抵消两个第二压缩弹簧(8)和第一压缩弹簧(5)的合力。