一种凸轮式单自由度恒力机构

本技术涉及一种恒力加载机构，具体为一种凸轮式单自由度恒力机构。

背景技术：

1、恒力机构是一种在载荷产生位移的时候仍然能够保持恒定输出的装置，由于该装置不满足胡克定理，使得该装置与传统的圆柱形弹簧和其他弹性体有着本质的区别。恒力机构现在已经广泛应用于机械、核工业以及国防军事等诸多领域，如物体夹持、热力发电、机器人末端机构等。目前可通过以下方法获得恒力机构：机电一体化控制方法、重力平衡等方法。但是机电一体化控制方法是通过传感器的反馈作用来实现精确的控制，这种方法结构较为复杂且可靠性不高。重力平衡法是通过悬挂相应的重物作为恒力的输入，可获得较高的精度，但对于恒力机构的安装位置精度要求较高，在工程实际中难以进行应用。为此，我们提出了一种结构简单、适用性高，且可实现恒力输出的装置。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有恒力机构存在结构复杂、可靠性不高、工程环境等不足，本实用新型提供了一种凸轮式单自由度恒力机构，通过凸轮的转动来带动推杆的往复运动，在第一线性弹簧和第二线性弹簧的作用下工作，保证动平台能够保证机构在水平和竖直方向的恒力输出。解决了目前恒力机构结构复杂、可靠性不高等问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种凸轮式单自由度恒力机构，包括基座组件、输出组件、水平调节组件、垂直调节组件。

5、所述基座组件由定平台、圆柱形套筒、凸轮组成，定平台通过接地螺栓与地面进行固定；圆柱形套筒通过螺钉水平连接在定平台上，用于限制水平弹簧的移动；凸轮通过销轴实现与定平台的连接。

6、所述输出组件由推杆、动平台组成，推杆下底面与凸轮接触；动平台下端在推杆内部实现上下的往复移动，推杆的中轴线与动平台的中轴线重合。

7、所述水平调节组件由第一线性弹簧、滑块、上杆、斜杆、和下杆组成，第一线性弹簧装于圆柱形套筒内；滑块与第一线性弹簧接触，且下表面与定平台接触；下杆与滑块、斜杆之间采用销轴连接；斜杆与定平台、下杆、上杆之间采用销轴连接；上杆与动平台、斜杆之间采用销轴连接。

8、所述垂直调节组件由第二线性弹簧组成，第二线性弹簧装于推杆内部，第二线性弹簧下端与推杆接触，第二线性弹簧上端面与动平台底面接触。

9、(三)有益效果

10、本实用新型提供了一种凸轮式单自由度恒力结构。具备以下有益效果：

11、本实用新型通过凸轮的转动带动输出组件进行运动，通过推杆内部的第二线性弹簧实现垂直方向的恒力输出。

12、本实用新型通过上杆、斜杆、下杆、滑块组成三摇杆滑块机构，通过圆柱形套筒内部的第一线性弹簧和三摇杆滑块机构实现水平方向的力恒定。

13、采用上述技术方案，本实用新型与现有的其他技术相比，具有结构简单、适用性高、装配容易等优点。

技术特征：

1.一种凸轮式单自由度恒力机构，其特征在于：包括基座组件、输出组件、水平调节组件、垂直调节组件组成。

2.根据权利要求1所述的一种凸轮式单自由度恒力机构，其特征在于：所述基座组件包括定平台、圆柱形套筒、凸轮组成。

3.根据权利要求1所述的一种凸轮式单自由度恒力机构，其特征在于：所述输出组件包括推杆和动平台组成。

4.根据权利要求1所述的一种凸轮式单自由度恒力机构，其特征在于：所述水平调节组件包括第一线性弹簧、滑块、上杆、斜杆、和下杆组成。

5.根据权利要求1所述的一种凸轮式单自由度恒力机构，其特征在于：所述垂直调节组件由第二线性弹簧组成。

技术总结
本技术公开了一种凸轮式单自由度恒力机构，包括基座组件、输出组件、水平调节组件、垂直调节组件。基座组件由定平台、圆柱形套筒、凸轮组成；输出组件由推杆、动平台组成，其中定平台和动平台的中轴线重合；水平调节组件由第一线性弹簧、滑块、上杆、斜杆、和下杆组成，上杆与斜杆、动平台之间、斜杆与下杆、定平台之间均采用转动连接，斜杆与滑块之间通过铰链连接，并且滑块与圆柱形套筒通过第一线性弹簧连接，且第一线性弹簧的伸缩方向与滑块滑动方向一致；垂直调节组件由第二线性弹簧组成，第二线性弹簧与推杆和动平台连接。本技术通过第一线性弹簧、第二线性弹簧以及多个三摇杆滑块结构的共同作用下，能够简单的实现恒力特性，并满足实际工况下的使用要求。

技术研发人员：董成龙,任炯康,刘翼
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：20230602
技术公布日：2024/1/15