一种零刚度柔性轴承

摘要

本发明公开了一种零刚度柔性轴承，该轴承包括有端盖、负刚度组件、广义三交叉簧片柔性轴承；负刚度组件设置在广义三交叉簧片柔性轴承的端部。广义三交叉簧片柔性轴承包括有单簧片环形体、垫片和圆柱销钉；垫片设置在两个单簧片环形体之间，每个圆柱销钉穿过单簧片环形体、垫片上的销孔，通过圆柱销与销孔的配合实现将叠层布置的单簧片环形体与垫片连接成一体，从而构成广义三交叉簧片柔性轴承。本发明零刚度柔性轴承具有高精度，低轴漂的特点。通过在广义三交叉簧片柔性轴承上串联一个负刚度组件而构成的零刚度柔性轴承可以大幅缩小柔性轴承的旋转变形刚度，从而降低对电机等驱动单元的输出扭矩要求。

主权项

一种零刚度柔性轴承，其特征在于：该轴承包括有负刚度组件(16)、广义三交叉簧片柔性轴承(15C)、A端盖(15A)、B端盖(15B)和多根圆柱销钉；其中，圆柱销钉是指AA圆柱销钉(11A)、AB圆柱销钉(11B)、AC圆柱销钉(11C)、AD圆柱销钉(11D)、AE圆柱销钉(11E)、AF圆柱销钉(11F)、BA圆柱销钉(12A)、BB圆柱销钉(12B)和BC圆柱销钉(12C)；AA圆柱销钉(11A)、AB圆柱销钉(11B)和AC圆柱销钉(11C)的结构是相同的；AD圆柱销钉(11D)、AE圆柱销钉(11E)和AF圆柱销钉(11F)的结构是相同的；BA圆柱销钉(12A)、BB圆柱销钉(12B)和BC圆柱销钉(12C)的结构是相同的；A端盖(15A)的板面上设有CA销孔(15A1)、CB销孔(15A2)、CC销孔(15A3)；CA销孔(15A1)用于放置AD圆柱销钉(11D)；CB销孔(15A2)用于放置AE圆柱销钉(11E)；CC销孔(15A3)用于放置AF圆柱销钉(11F)；A端盖(15A)通过AD圆柱销钉(11D)、AE圆柱销钉(11E)、AF圆柱销钉(11F)实现与负刚度组件(16)的负刚度外环(16E)的连接；B端盖(15B)的板面上设有垫块(15B4)，所述垫块(15B4)部位设有FA销孔(15B1)、FB销孔(15B2)、FC销孔(15B3)；FA销孔(15B1)用于放置AA圆柱销钉(11A)；FB销孔(15B2)用于放置AB圆柱销钉(11B)；FC销孔(15B3)用于放置AC圆柱销钉(11C)；B端盖(15B)通过AA圆柱销钉(11A)、AB圆柱销钉(11B)、AC圆柱销钉(11C)实现与广义三交叉簧片柔性轴承(15C)的运动刚体(10A)的连接；负刚度组件(16)包括有第一曲簧片(16A)、第二曲簧片(16B)、第三曲簧片(16C)、负刚度体(16D)和负刚度外环(16E)；负刚度体(16D)上设有EA销孔(16D1)、EB销孔(16D2)、EC销孔(16D3)、第一螺纹盲孔(16D4)、第二螺纹盲孔(16D5)、第三螺纹盲孔(16D6)；EA销孔(16D1)用于放置AA圆柱销钉(11A)；EB销孔(16D2)用于放置AB圆柱销钉(11B)；EC销孔(16D3)用于放置AC圆柱销钉(11C)；第一螺纹盲孔(16D4)用于放置第二螺钉(16G)；第二螺纹盲孔(16D5)用于放置第四螺钉(16J)；第三螺纹盲孔(16D6)用于放置第六螺钉(16L)；负刚度外环(16E)的环体内壁上设有DA销孔(16E1)、DB销孔(16E2)、DC销孔(16E3)、DD销孔(16E4)、DE销孔(16E5)、DF销孔(16E6)、A凸耳(16E7)、B凸耳(16E8)、C凸耳(16E9)，负刚度外环(16E)的一端设有凸台(16E10)；DA销孔(16E1)用于放置AD圆柱销钉(11D)；DB销孔(16E2)用于放置AE圆柱销钉(11E)；DC销孔(16E3)用于放置AF圆柱销钉(11F)；DD销孔(16E4)用于放置BC圆柱销钉(12C)；DE销孔(16E5)用于放置BB圆柱销钉(12B)；DF销孔(16E6)用于放置BA圆柱销钉(12A)；A凸耳(16E7)上设有螺纹孔，该螺纹孔内安装有第一螺钉(16F)；B凸耳(16E8)上设有螺纹孔，该螺纹孔内安装有第三螺钉(16H)；第一曲簧片(16A)的一端设有A锁扣(16A1)，第一曲簧片(16A)的另一端设有B锁扣(16A2)；A锁扣(16A1)用于第一螺钉(16F)穿过，第一螺钉(16F)穿过A锁扣(16A1)后连接在负刚度外环(16E)的A凸耳(16E7)的螺纹孔中；B锁扣(16A2)用于第二螺钉(16G)穿过，第二螺钉(16G)穿过B锁扣(16A2)后连接在负刚度体(16D)的第一螺纹盲孔(16D4)中；第二曲簧片(16B)的一端设有C锁扣(16B1)，第二曲簧片(16B)的另一端设有D锁扣(16B2)；C锁扣(16B1)用于第三螺钉(16H)穿过，第三螺钉(16H)穿过C锁扣(16B1)后连接在负刚度外环(16E)的B凸耳(16E8)的螺纹孔中；D锁扣(16B2)用于第四螺钉(16J)穿过，第四螺钉(16J)穿过D锁扣(16B2)后连接在负刚度体(16D)的第二螺纹盲孔(16D5)中；第三曲簧片(16C)的一端设有E锁扣(16C1)，第三曲簧片(16C)的另一端设有F锁扣(16C2)；E锁扣(16C1)用于第五螺钉(16K)穿过，第五螺钉(16K)穿过E锁扣(16C1)后连接在负刚度外环(16E)的C凸耳(16E9)的螺纹孔中；F锁扣(16C2)用于第六螺钉(16L)穿过，第六螺钉(16L)穿过F锁扣(16C2)后连接在负刚度体16D的第三螺纹盲孔(16D6)中；负刚度体(16D)置于负刚度外环(16E)的底部，且负刚度体(16D)与负刚度外环(16E)的凸台(16E10)配合使得负刚度组件(16)形成一个整圆环；第一曲簧片(16A)的A锁扣(16A1)安装在负刚度外环(16E)的A凸耳(16E7)上，第一曲簧片(16A)的B锁扣(16A2)安装在负刚度体(16D)的第一螺纹盲孔(16D4)中；第二曲簧片(16B)的C锁扣(16B1)安装在负刚度外环(16E)的B凸耳(16E8)上，第二曲簧片(16B)的D锁扣(16B2)安装在负刚度体(16D)的第二螺纹盲孔(16D5)中；第三曲簧片(16C)的E锁扣(16C1)安装在负刚度外环(16E)的C凸耳(16E9)上，第三曲簧片(16C)的F锁扣(16C2)安装在负刚度体(16D)的第三螺纹盲孔(16D6)中；负刚度外环(16E)的DA销孔(16E1)、DB销孔(16E2)、DC销孔(16E3)分别通过AD圆柱销钉(11D)、AE圆柱销钉(11E)、AF圆柱销钉(11F)与A端盖(15A)连接；负刚度外环(16E)的DD销孔(16E4)、DE销孔(16E5)、DF销孔(16E6)分别通过BC圆柱销钉(12C)、BB圆柱销钉(12B)、BA圆柱销钉(12A)与广义三交叉簧片柔性轴承(15C)的固定刚体(10B)连接；负刚度体(16D)的EA销孔(16D 1)、EB销孔(16D2)、EC销孔(16D3)分别通过BA圆柱销钉(12A)、BB圆柱销钉(12B)、BC圆柱销钉(12C)与广义三交叉簧片柔性轴承(15C)的运动刚体(10A)连接；其中，广义三交叉簧片柔性轴承(15C)由上中间单簧片环形体(1)、下中间单簧片环形体(2)、上端部单簧片环形体(3)、下端部单簧片环形体(4)、上过渡单簧片环形体(5)、下过渡单簧片环形体(6)、以及多个垫片构成；所述垫片是指AA垫片(7A)、AB垫片(7B)、AC垫片(7C)、AD垫片(7D)、AE垫片(7E)、BA垫片(8A)、BB垫片(8B)、BC垫片(8C)、BD垫片(8D)和BE垫片(8E)；所述广义三交叉簧片柔性轴承(15C)中的单簧片环形体与垫片为叠层装配；上中间单簧片环形体(1)上设有A簧片(11)、上中间运动环(12)和上中间固定环(13)，上中间运动环(12)与上中间固定环(13)以水平线AB对称设置，A簧片(11)设置在上中间运动环(12)与上中间固定环(13)之间，且A簧片(11)与所述水平线AB的夹角α₁等于30度；下中间单簧片环形体(2)上设有B簧片(21)、下中间运动环(22)和下中间固定环(23)，下中间运动环(22)与下中间固定环(23)以水平线CD对称设置，B簧片(21)设置在下中间运动环(22)与下中间固定环(23)之间，且B簧片(21)与所述水平线CD的夹角α₂等于30度；上端部单簧片环形体(3)上设有C簧片(31)、上端部运动环(32)和上端部固定环(33)，上端部运动环(32)与上端部固定环(33)以水平线EF对称设置，C簧片(31)设置在上端部运动环(32)与上端部固定环(33)之间，且C簧片(31)与所述水平线EF的夹角α₃等于90度；下端部单簧片环形体(4)上设有D簧片(41)、下端部运动环(42)和下端部固定环(43)，下端部运动环(42)与下端部固定环(43)以水平线GH对称设置，D簧片(41)设置在下端部运动环(42)与下端部固定环(43)之间，且D簧片(41)与所述水平线GH的夹角α₄等于90度；上过渡单簧片环形体(5)上设有E簧片(51)、上过渡运动环(52)和上过渡固定环(53)，上过渡运动环(52)与上过渡固定环(53)以水平线IJ对称设置，E簧片(51)设置在上过渡运动环(52)与上过渡固定环(53)之间，且E簧片(51)与所述水平线IJ的夹角α₅等于30度；下过渡单簧片环形体(6)上设有F簧片(61)、下过渡运动环(62)和下过渡固定环(63)，下过渡运动环(62)与下过渡固定环(63)以水平线KL对称设置，F簧片(61)设置在下过渡运动环(62)与下过渡固定环(63)之间，且F簧片(61)与所述水平线KL的夹角α₆等于30度；在上中间单簧片环形体(1)的下板面与下中间单簧片环形体(2)的上板面之间放置AC垫片(7C)和BC垫片(8C)，且上中间单簧片环形体(1)的簧片(11)与下中间单簧片环形体(2)中的簧片(21)保持平行；在上中间单簧片环形体(1)的上板面与上过渡单簧片环形体(5)的下板面之间放置AB垫片(7B)和BB垫片(8B)，且上中间单簧片环形体(1)的簧片(11)与上端部单簧片环形体(3)中的簧片(31)之间的安装角γ₂＝60°；在上过渡单簧片环形体(5)的上板面与上端部单簧片环形体(3)的下板面之间放置AA垫片(7A)和BA垫片(8A)，且上过渡单簧片环形体(5)的簧片(51)与上端部单簧片环形体(3)中的簧片(31)之间的安装角γ₁＝60°；在下中间单簧片环形体(2)的下板面与下过渡单簧片环形体(6)的上板面之间放置AD垫片(7D)和BD垫片(8D)，且下中间单簧片环形体(2)的簧片(21)与下端部单簧片环形体(4)中的簧片(41)之间的安装角等于60°；在下过渡单簧片环形体(6)的下板面与下端部单簧片环形体(4)的上板面之间放置AE垫片(7E)和BE垫片(8E)，且下过渡单簧片环形体(6)的簧片(61)与下端部单簧片环形体(4)中的簧片(41)之间的安装角等于60°；圆柱销钉安装在所有单簧片环形体与垫片上的销孔内；连接销钉仅安装在固定刚体(10B)的所有单簧片环形体与垫片上的安装孔内；A端盖(15A)通过AD圆柱销钉(11D)、AE圆柱销钉(11E)、AF圆柱销钉(11F)与负刚度外环(16E)连接；负刚度外环(16E)通过BA圆柱销钉(12A)、BB圆柱销钉(12B)、BC圆柱销钉(12C)与广义三交叉簧片柔性轴承(15C)的固定刚体(10B)连接。