一种多维振动试验用永磁球头连接装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种多维振动试验用永磁球头连接装置，包括对称设置的上、下连接基座，对称设置的上、下内半球，对称设置的通过球连接螺栓连接的顶球与底球，以及具有对称结构的基座；顶球上设置有顶球磁环，底球上设置有底球磁环；上、下连接基座与顶球、底球相对的表面上设有连接基座磁环；上、下内半球与顶球、底球相对的表面上设有内半球内磁环；上、下内半球与基座相对的表面上设有内半球外磁环，基座与内半球外磁环相对应的位置上设有基座磁环；相邻的磁环均为同磁极相对。本发明通过调整磁铁间距改变连接装置的传递特性，结构简单，不需配备高压油源，节省了系统费用，易于布局，且传递特性可根据负载力大小无级调节。
【专利说明】一种多维振动试验用永磁球头连接装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多维振动试验用永磁球头连接装置，特别是涉及一种通过调节永磁铁间距提高传递特性，并不需要增加油源等附加装置的多维振动试验用永磁球头连接装置。
【背景技术】
[0002]振动试验是强度环境试验的重要方法，在国防领域不仅为新型武器系统和装备提供重要的设计依据，而且作为武器装备的主要测试手段，用于装备性能、可靠性、临战状态的考核与验收，可有效缩短研制周期，节省人力和财力消耗。
[0003]单维振动试验无法暴露试验件的某些方向振动特性，而且多次单维试验可能造成过试验，对于大型器件由于传递特性不一致，可能造成局部过实验或欠试验。多维振动环境试验是指用几个振动台同时激励一个试件，并按试验条件控制试件与激励系统界面的运动响应，使试件做多维空间运动，以考核试件结构的动强度和仪器设备的可靠性。多轴振动试验系统设计的关键在于振动台的运动部件或驱动杆与工作平台的连接装置的设计，连接装置在能很好的传递一个方向的振动时，还应允许其它方向的运动，这样才能实现工作平台的多方向运动解耦。目前工作平台与振动台连接装置有自润滑球型接头和液压球型联轴器两种结构形式。自润滑球形型接头的局限性在于其传递特性差，较适用于低频振动。液压球形联轴器适用面广，但需要配备高压液压油源，不利于系统整体布局，且存在一定危险性。针对现有技术存在的问题，亟需提供一种新型的多维振动试验用永磁球头连接装置。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种运动过程中无摩擦力的作用，不需要增加油源等附加装置的多维振动试验用永磁球头连接装置。
[0005]为解决上述技术问题，本发明一种多维振动试验用永磁球头连接装置，包括对称设置的上、下连接基座，对称设置的上、下内半球，对称设置的通过球连接螺栓连接的顶球与底球，以及具有对称结构的基座；上连接基座与上内半球连接并保持间隙，顶球保持间隙地位于上连接基座与上内半球形成的腔体内；下连接基座与下内半球连接并保持间隙，底球保持间隙地位于下连接基座与下内半球形成的腔体内；上、下内半球保持间隙地对称的位于基座内；球连接螺检芽过基座的基座通孔；
[0006]顶球上设置有顶球磁环,底球上设置有底球磁环；上、下连接基座与顶球、底球相对的表面上设有连接基座磁环；上、下内半球与顶球、底球相对的表面上设有内半球内磁环；上、下内半球与基座相对的表面上设有内半球外磁环，基座与内半球外磁环相对应的位置上设有基座磁环；相邻的磁环均为同磁极相对。
[0007]上连接基座与上内半球之间，下连接基座与下内半球之间均设有防尘罩。
[0008]顶球与球连接螺栓之间固定连接，底球与球连接螺栓之间通过螺纹连接。
[0009]本发明使用磁铁同极性相斥的作用使内半球悬浮，在运动过程中不产生摩擦力的作用，同时上下两个连接基座底面在受力变化时可保持与初始位置一致，实现多维解耦。连接基座与内半球内表面形成半球间隙，基座与内半球外表面形成基座间隙，该间隙的大小决定了磁铁间距的大小。基于磁铁间距越小，同极性互斥力越大的原理，通过调整磁铁间距改变连接装置的传递特性。本装置结构简单，不需配备高压油源，节省了系统费用，易于布局，且传递特性可根据负载力大小无级调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明所提供的一种多维振动试验用永磁球头连接装置。
[0011]图2为连接基座主视图。
[0012]图3为连接基座俯视图。
[0013]图4为连接基座仰视图。
[0014]图5为内半球主视图。
[0015]图6为内半球俯视图。
[0016]图7为内半球仰视图。
[0017]图8为基座王视图。
[0018]图9为基座仰视图。
[0019]图中:1为连接基座，2为连接螺纹，3为沉头孔，4为连接基座磁环，5为连接孔，6为连接基座防尘螺纹，7为连接基座防尘螺栓，8为防尘罩，9为基座防尘螺栓，10为基座防尘螺纹，11为半球间隙，12.为内半球间隙调节螺纹，13为基座间隙，14为内半球内磁环，15为内半球，16为内半球外磁环，17为内半球通孔，18为基座，19为基座磁环，20为基座通孔，21为底球，22为底球磁环，23为底球螺纹，24为球连接螺栓，25为顶球，26为顶球磁环，27为半球连接螺栓。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0021]本发明针对现有液压球头需要配备高压油源系统，妨碍整体布局，以及自润滑球形接头传递特性受限的缺点，提出一种永磁球头连接装置，该装置通过永磁体同极性相斥的作用原理，使组成部件相对悬浮，在运动过程中无摩擦力的作用。同时，通过调节永磁铁间距以提高传递特性，并不需要增加油源等附加装置。
[0022]具体来说本发明包括:对称设置的上、下连接基座1，对称设置的上、下内半球15，对称设置的通过球连接螺栓24连接的顶球25与底球26，以及具有对称结构的基座18。
[0023]顶球25上设置有顶球磁环26，底球21上设置有底球磁环22 ;上、下连接基座I与顶球25、底球21相对的表面上设有连接基座磁环4 ;上、下内半球15与顶球25、底球21相对的表面上设有内半球内磁环14 ;上、下内半球15与基座18相对的表面上设有内半球外磁环16，基座18与内半球外磁环16相对应的位置上设有基座磁环19 ;相邻的磁环均为同磁极相对。
[0024]连接基座I与内半球15通过半球连接螺栓27相连，其中半球连接螺栓27穿过连接基座I上的沉头孔3与内半球15上的内半球间隙调节螺纹12相连，通过调节半球连接螺栓27与内半球间隙调节螺纹12的连接长度可以调节半球间隙11的大小，从而调节连接基座磁环4与顶球磁环26之间的间距及内半球内磁环14与顶球磁环26之间的间距。
[0025]顶球25与底球21通过球连接螺栓24连接，其中顶球25与球连接螺栓24之间固定连接，该固定连接方式可以为螺纹连接、销连接、铆接或焊接，球连接螺栓24之间与底球21上的底球螺纹23螺纹联结。通过改变球连接螺栓24之间与底球21的螺纹连接长度调节基座磁环4与顶球磁环26之间的间距、内半球内磁环14与顶球磁环26之间的间距及基座间隙13的大小。
[0026]球连接螺栓24穿过基座通孔20及内半球通孔17连接顶球25及底球21。
[0027]防尘罩8通过连接基座防尘螺栓7与连接基座I的连接基座防尘螺纹6相连，且防尘罩8通过基座防尘螺栓9与基座18的基座防尘螺纹10相连。防尘罩8的作用在于可以防止沙尘进入半球间隙11及基座间隙13已破坏磁极。
[0028]连接基座I的结构如图2、图3及图4所示，连接螺纹2及连接孔5均呈环形布置，且均位于连接基座I的底面。连接螺纹2及连接孔5的作用在于提供试验件与本发明永磁球头连接装置的连接。连接基座磁环4与连接基座I固定连接，其连接方式可以为粘结、螺纹连接等。
[0029]内半球15的结构如图5、图6、图7所示，内半球间隙调节螺纹12呈环形布置，内半球内磁环14及内半球外磁环16与内半球15固定连接,其连接方式可以为粘结、螺纹连接等。
[0030]基座18的结构如图8、图9所示，基座防尘螺纹10位于基座18的侧壁靠近底面位置，基座磁环19与基座18固定连接，其连接方式可以为粘结、螺纹连接等。
[0031]该装置工作时，一端连接基座I与激振设备相连，另一端连接基座I与试验件相连。通过改变球连接螺栓24之间与底球21的螺纹连接长度调节基座磁环4与顶球磁环26之间的间距、内半球内磁环14与顶球磁环26之间的间距及基座间隙13的大小。通过调节半球连接螺栓27与内半球间隙调节螺纹12的连接长度可以调节半球间隙11的大小，从而调节连接基座磁环4与顶球磁环26之间的间距及内半球内磁环14与顶球磁环26之间的间距。该间距及间隙大小决定了相对磁极间的互斥力，也即决定了本装置的传递特性。
[0032]因为磁极间均为互斥力，底球21与顶球25浮动于连接基座I与内半球15形成的封闭空间内，内半球15浮动于对应底球21或顶球25与基座18之间。由此，振动过程中，各磁极间存在间隙，确保磁极不会碰撞。随着作用力方向的改变，本发明可自由调整转动角度，保证两连接基座I底面平行，从而实现多维力对同一点施力的解耦。
【权利要求】
1.一种多维振动试验用永磁球头连接装置，其特征在于:包括对称设置的上、下连接基座，对称设置的上、下内半球，对称设置的通过球连接螺栓连接的顶球与底球，以及具有对称结构的基座；所述上连接基座与上内半球连接并保持间隙，所述顶球保持间隙地位于上连接基座与上内半球形成的腔体内；所述下连接基座与下内半球连接并保持间隙，所述底球保持间隙地位于下连接基座与下内半球形成的腔体内；所述上、下内半球保持间隙地对称的位于所述基座内；所述球连接螺栓穿过所述基座的基座通孔； 所述顶球上设置有顶球磁环，底球上设置有底球磁环；所述上、下连接基座与顶球、底球相对的表面上设有连接基座磁环；所述上、下内半球与顶球、底球相对的表面上设有内半球内磁环；所述上、下内半球与基座相对的表面上设有内半球外磁环，所述基座与内半球外磁环相对应的位置上设有基座磁环；所述相邻的磁环均为同磁极相对。
2.根据权利要求1所述的一种多维振动试验用永磁球头连接装置，其特征在于:所述上连接基座与上内半球之间，下连接基座与下内半球之间均设有防尘罩。
3.根据权利要求1所述的一种多维振动试验用永磁球头连接装置，其特征在于:所述顶球与球连接螺栓之间固定连接，底球与球连接螺栓之间通过螺纹连接。
【文档编号】F16C11/06GK103775484SQ201210405054
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月22日 优先权日:2012年10月22日
【发明者】严鲁涛, 丁洋, 王有杰, 杨志鹏, 李红 申请人:北京强度环境研究所, 中国运载火箭技术研究院