专利名称：柔性缸体液压机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种机械技术领域的液压机构，具体是一种柔性缸体液压机构。
背景技术：
在天文望远镜用的微位移促动器中，为了同时满足微位移驱动器的大行程、 高精度以及大负载的技术要求，需要加入运动縮放机构。其中液压机构传递动力 大，运动平稳；与其它机构相比可在很大范围内实现无级调速，可实现大縮放比； 反应快，冲击小，能高速起动、制动和转向；易于实现过载保护，适用于运动縮 放机构。液压縮放机构主要由连接运动输入/输出端的活塞、液压油液以及口径不同的 液压缸组成，通过缸体的口径大小不同实现传动比。传统液压机构存在着液压油 泄漏及可压縮性，缸体变形，活塞与缸体之间的摩擦乃至爬行，传递过程中能量 的损失造成的传动效率低等问题，这对于微位移促动器的分辨率要求是十分有害 的；同时，传统液压机构元件制造精度高，制造成本高，液压机构在平时运行中 需要专业技术人员较高水平的维护，日常运行、维护成本较高。经对现有技术文献的检索发现，于靖军等在《航空学报》(ACTAAERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA) 2004年1月第25巻第1期上发表的"全柔性微位移放 大机构的设计技术研究"，该文中提出全柔性微位移放大机构，即全部机构采用 柔性铰链以及柔性杆件材料代替传统杠杆机构，以克服摩擦、空回等问题。其主 要不足在于由于全部采用柔性部件，柔性杆件的弹性变形导致传动比非线性问 题突出。发明内容本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种基于柔性封闭式缸体的液压縮 放机构，使其采用柔性管代替传统液压机构缸体，通过对柔性缸体轴向挤压、伸縮运动代替传统液压机构中活塞与缸体之间的摩擦运动。本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括第一柔性缸体壁、运动输 入端、运动输出端、第二柔性缸体壁、连接板、液压油、油箱，其中第一柔性 缸体壁一端与运动输入端密封固接，另一端与连接板密封固接，第二柔性缸体壁 一端与运动输出端密封固接，另一端与连接板密封连接，第一柔性缸体壁的直径 大于第二柔性缸体壁的直径，连接板上和第一柔性缸体壁、第二柔性缸体壁相对 的位置设有通孔，连接板和油箱之间密封连接，油箱内装有液压油。所述运动输入端与连接板之间设有第一弹簧，第一弹簧处于压縮状态。所述第一弹簧设置在第一柔性缸体壁内部，既可以使系统外观结构简洁，也 可以有效的解决长期使用过程中弹簧出现锈蚀等问题。所述运动输出端和连接板之间设有第二弹簧，第二弹簧处于压縮状态。所述第二弹簧，其弹性系数和直径均小于第一弹簧的弹性系数，以避免运动 端产生微量位移时弹簧的负载能力发生较大波动。所述连接板，其通过紧固螺钉、螺母、弹簧垫圈与油箱密封连接。所述连接板与油箱之间设有密封圈。所述油箱，其底部设有注油口，注油口用密封螺钉密封。所述油箱，其底部为锥体状，可以有效的避免在灌油过程中系统内残留的气泡。所述第一柔性缸体壁和第二柔性缸体壁，其口径不同，实现了一定的传动比， 利用柔性缸体壁受力时具有良好的轴向收縮特性以及一定的径向刚性，可在毫米 量级的小范围内实现传动功能。所述第一柔性缸体壁、第二柔性缸体壁，其轮廓线形状为拟正弦曲线、波纹 曲线、锯齿形曲线等曲线形式。所述第一柔性缸体壁、第二柔性缸体壁，其长度为轮廓线波长的整数倍，即 整个轮廓线为周期的整数倍，在一个整周期内，柔性缸体壁在受到轴向拉伸及挤 压时，波峰与波谷的径向变形量可实现互补，在实际应用过程中，较多的周期个 数将降低减低柔性缸体壁的刚性，在缸内液体压强作用下，会导致缸体沿径向产 生微量的变形，因而柔性缸体壁的周期个数不宜过多，缸体壁长度不宜过长，在 位移输入端的缸体壁满足位移量要求得前提下越短越好。所述连接板，其设有的通孔由若干个均匀分布的节流孔组成，为整个系统提供一定量的阻尼，防止系统瞬态相应出现较大的超调。所述第一弹簧、第二弹簧为圆截面的圆柱弹簧，由于工作空间限制、加工成 本，以及圆柱弹簧弹性系数接近常数的特性，第一弹簧和第二弹簧采用圆截面的 圆柱弹簧来分担外界载荷。所述液压油，选用高粘稠度类型，通过粘稠度高的新型石油型液压油液可加 大系统阻尼，同时可以有效降低体积膨胀系数，且安全性、稳定性好。所述第一柔性缸体壁、第二柔性缸体壁采用刚度好的材料，以防止端面受力 过程中发生变形，保障沿轴线方向传动。柔性缸体壁有较好的刚性，以满足柔性 缸体壁径向拥有较好的刚度，减小受压时缸内液体挤压引起的缸体壁径向变形， 消除迟滞，因而在柔性缸体壁的选用以及制造过程中需采取较厚的材料。同时柔 性缸体通过内部通过涂抹防腐涂层、选用腐蚀性较小的液压油以及耐腐蚀性好的 选材来解决耐腐蚀问题。上述各装置之间的连接表面涂抹胶水，防止液压油泄漏。本发明工作时，将整个机构倒置，通过注油口向油箱内注入液压油，避免气 泡残留，并用密封螺钉密封；运动输出端与下一级机构相连接，各连接表面涂抹 胶水，防止液压油泄漏。运动输入端受到外界驱动力时，挤压第一柔性缸体壁， 并通过挤压油箱中的液压油驱动第二柔性缸体壁伸长，从而驱动运动输出端运动， 第一弹簧和第二弹簧在传动过程中分担了一部分外界施加的载荷，最大化的减低 柔性缸体壁径向变形；同时为系统提供了一定量的阻尼，有效降低系统的超调以 及外界干扰引起的振荡影响。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明的结构简单，造价低廉， 维护和保养简单；由于采用作为弹性密封缸体，而没有涉及传统液压机构的活塞 与缸体之间存在的摩擦以及密封问题，因而避免了摩擦、迟滞、以及泄漏问题， 也无需润滑以及特别的维护及保养；另一方面由于液压机构传动比稳定的普遍特 性以及本发明中只有缸体壁部分采用柔性部件，因而具有很好的传动比线型关系， 本发明可以在毫米量级的小范围内实现传动功能。
图l是本发明的结构示意图；图2是本发明中的柔性缸体壁三种轮廓线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。如图3所示，本实施例包括第一柔性缸体壁l、运动输入端2、运动输出端 4、液压油5、第二柔性缸体壁6、连接板9、油箱13，其中第一柔性缸体壁1一端与运动输入端2密封固接，另一端与连接板9密封固接，第二柔性缸体壁6 一端与运动输出端4密封固接，另一端与连接板9密封连接，第一柔性缸体壁1 的直径大于第二柔性缸体壁6的直径，连接板9上和第一柔性缸体壁1、第二柔性 缸体壁6相对的位置设有通孔，连接板9和油箱13之间密封连接，油箱13内装 有液压油5。所述运动输入端2与连接板9之间设有第一弹簧3，第一弹簧3处于压縮状态。 所述第一弹簧3设置在第一柔性缸体壁1内部，既可以使系统外观结构简洁，也可以有效的解决长期使用过程中弹簧出现锈蚀等问题。所述运动输出端4和连接板9之间设有第二弹簧7，第二弹簧7处于压縮状态。 所述第二弹簧7，其弹性系数和直径均小于第一弹簧3的弹性系数，以避免运动端产生微量位移时弹簧的负载能力发生较大波动。所述连接板9，其通过紧固螺钉8、螺母10、弹簧垫圈11与油箱13密封连接。 所述连接板9与油箱13之间设有密封圈12。所述油箱13，其底部设有注油口15，注油口 15用密封螺钉14密封。所述油箱13，其底部为锥体状，锥体的锥角为45—60度，可以有效的避免在 灌油过程中系统内残留的气泡。所述第一柔性缸体壁1和第二柔性缸体壁6，其口径不同，实现了一定的传动 比，利用柔性缸体壁受力时具有良好的轴向收縮特性以及一定的径向刚性。如图2所示，所述第一柔性缸体壁l、第二柔性缸体壁6，其轮廓线为拟正弦 曲线(图(a))、波纹曲线(图(b))、锯齿形曲线(图(c))等曲线形式。所述第一柔性缸体壁l、第二柔性缸体壁6，其长度为轮廓线波长的整数倍， 即整个轮廓线为周期的整数倍，在一个整周期内，柔性缸体壁在受到轴向拉伸及 挤压时，波峰与波谷的径向变形量可实现互补，在实际应用过程中，较多的周期个数将降低减低柔性缸体壁的刚性，在缸内液体压强作用下，会导致缸体沿径向 产生微量的变形，因而柔性缸体壁的周期个数不宜过多，缸体壁长度不宜过长， 在位移输入端的缸体壁满足位移量要求得前提下越短越好。所述连接板9，其设有的通孔由若干个均匀分布的节流孔组成，为整个系统提 供一定量的阻尼，防止系统瞬态相应出现较大的超调。所述第一弹簧3、第二弹簧7为圆截面的圆柱弹簧，由于工作空间限制、加工 成本，以及圆柱弹簧弹性系数接近常数的特性，第一弹簧3和第二弹簧7采用圆 截面的圆柱弹簧来分担外界载荷。所述液压油5，为高粘稠度的液压油，通过粘稠度高的新型石油型液压油液可 加大系统阻尼，同时可以有效降低体积膨胀系数，且安全性、稳定性好。上述各装置之间的连接表面涂抹胶水，防止液压油泄漏。本实施例工作时，将整个机构倒置，通过注油口 15向油箱13内注入液压油5， 避免气泡残留，并用密封螺钉14密封；运动输出端4与下一级机构相连接，各连 接表面涂抹胶水，防止液压油5泄漏。运动输入端2受到外界驱动力时，挤压第 一柔性缸体壁1，并通过挤压油箱13中的液压油5驱动第二柔性缸体壁6伸长， 从而驱动运动输出端4运动，第一弹簧3和第二弹簧7在传动过程中分担了一部 分外界施加的载荷，最大化的减低柔性缸体壁径向变形；同时为系统提供了一定 量的阻尼，有效降低系统的超调以及外界干扰引起的振荡影响。本实施例的结构简单，造价低廉，维护和保养简单；由于采用作为弹性密封 缸体，而没有涉及传统液压机构的活塞与缸体之间存在的摩擦以及密封问题，因 而避免了摩擦、迟滞、以及泄漏问题，也无需润滑以及特别的维护及保养；另一 方面由于液压机构传动比稳定的普遍特性以及本发明中只有缸体壁部分采用柔性 部件，因而具有很好的传动比线型关系，可以在毫米量级的小范围内实现传动功
权利要求
1. 一种柔性缸体液压机构，其特征在于，包括第一柔性缸体壁、运动输入端、运动输出端、第二柔性缸体壁、连接板、液压油、油箱，其中第一柔性缸体壁一端与运动输入端密封固接，另一端与连接板密封固接，第二柔性缸体壁一端与运动输出端密封固接，另一端与连接板密封连接，第一柔性缸体壁的直径大于第二柔性缸体壁的直径，连接板上和第一柔性缸体壁、第二柔性缸体壁相对的位置设有通孔，连接板和油箱之间密封连接，油箱内装有液压油。
2、 根据权利要求l所述的柔性缸体液压机构，其特征是，所述运动输入端与 连接板之间设有第一弹簧，第一弹簧处于压縮状态。
3、 根据权利要求2所述的柔性缸体液压机构，其特征是，所述第一弹簧设置 在第一柔性缸体壁内部。
4、 根据权利要求1所述的柔性缸体液压机构，其特征是，所述运动输出端和 连接板之间设有第二弹簧，第二弹簧处于压縮状态。
5、 根据权利要求1所述的柔性缸体液压机构，其特征是，所述连接板，其通过紧固螺钉、螺母、弹簧垫圈与油箱密封连接，连接板与油箱之间设有密封圈。
6、 根据权利要求1或5所述的柔性缸体液压机构，其特征是，所述连接板， 其设有的通孔由若干个均匀分布的节流孔组成。
7、 根据权利要求1所述的柔性缸体液压机构，其特征是，所述油箱，其底部 设有注油口，注油口用密封螺钉密封。
8、 根据权利要求1或6所述的柔性缸体液压机构，其特征是，所述油箱，其 底部为锥体状。
9、 根据权利要求1所述的柔性缸体液压机构，其特征是，所述第一柔性缸体 壁、第二柔性缸体壁，其轮廓线形状为拟正弦曲线、波纹曲线或锯齿形曲线。
10、 根据权利要求1或9所述的柔性缸体液压机构，其特征是，所述第一柔 性缸体壁、第二柔性缸体壁，其长度为轮廓线波长的整数倍。
全文摘要
一种机械技术领域的柔性缸体液压机构，包括第一柔性缸体壁、运动输入端、运动输出端、第二柔性缸体壁、连接板、液压油、油箱，其中第一柔性缸体壁一端与运动输入端密封固接，另一端与连接板密封固接，第二柔性缸体壁一端与运动输出端密封固接，另一端与连接板密封连接，连接板上和第一柔性缸体壁、第二柔性缸体壁相对的位置设有通孔，连接板和油箱之间密封连接，油箱内装有液压油。本发明避免了摩擦、迟滞、以及泄漏问题，也无需润滑以及特别的维护及保养；另一方面由于液压机构传动比稳定的普遍特性以及本发明中只有缸体壁部分采用柔性部件，因而具有很好的传动比线型关系。
文档编号F15B15/00GK101265928SQ20081003684
公开日2008年9月17日 申请日期2008年4月29日 优先权日2008年4月29日
发明者杨德华, 杨斌堂, 亮 邵 申请人:上海交通大学