一种零刚度柔性轴承制造技术

本发明专利技术公开了一种零刚度柔性轴承，该轴承包括端盖、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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种零刚度柔性轴承，该轴承包括端盖、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。本专利技术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。【专利说明】一种零刚度柔性轴承
本专利技术涉及一种柔性轴承，更特别地说，是指一种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。
技术介绍
柔性轴承现在应用越来越广泛，其工作原理是利用柔性单元在外力作用下变形从而产生相对转动。柔性轴承因其无摩擦、无间隙、自定心、无需润滑、无需维护、可真空应用等优点，在精密定位、微动平台等精密领域中深受青睐，并已在低温分光计、光源同步加速器、气象卫星光学器件调整、天文望远镜上自适应场调整机构、航天器上微波天线的对准机构等场合应用。柔性轴承的设计目标是尽可能的降低功能刚度(即旋转变形刚度)，同时保持较大的非功能刚度(即轴向变形刚度和径向变形刚度)。然而，由于柔性轴承是依靠簧片的弹性变形而实现运动的，当柔性轴承旋转时，势必会产生一个恢复力矩，从而阻碍柔性轴承的进一步变形，这就要求驱动单元(如电机等)需要提供一个较大的输出力矩以驱动并保持柔性轴承的运动。通过减小簧片厚度或增加簧片长度可以降低柔性轴承的旋转刚度，但这种方法只能有限程度的降低旋转刚度，达不到理想的零刚度特性，而且会同时降低非功能刚度。因此，如何大幅降低柔性轴承的功能刚度或者直接构造一种零刚度柔性轴承，同时不降低非功能刚度，是柔性轴承研究的一个关键难点。
技术实现思路
为了克服传统柔性轴承变形时产生的恢复力矩，降低对驱动单元的输出要求，本专利技术设计了一种零刚度柔性轴承，这种具有零刚度特性的柔性轴承是借助于一个负刚度组件来实现的。通过将负刚度组件和广义三交叉簧片柔性轴承进行串联组合，并合理配置负刚度组件的输出刚度值，就可以构成一种对外呈现零刚度的柔性轴承。同时由于不用改变簧片的任何尺寸，这种方法不会降低柔性轴承的各非功能刚度。本专利技术中的广义三交叉簧片柔性轴承利用六个单簧片环形体在空间上依次螺旋交叉组合，通过圆柱销钉紧定构成。该轴承具有高精度、大行程、大径旋刚度比(径向刚度/旋转刚度)和大轴旋刚度比(轴向刚度/旋转刚度)等特性，其结构非常紧凑。本专利技术设计的一种零刚度柔性轴承，其包括有负刚度组件(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(IlB)和AC圆柱销钉(IlC)的结构是相同的；AD圆柱销钉(11D)、AE圆柱销钉(IlE)和AF圆柱销钉(IlF)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(IlD) ；CB销孔(15A2)用于放置AE圆柱销钉(HE) ；CC销孔(15A3)用于放置AF圆柱销钉(IlF) ;A端盖(15A)通过AD圆柱销钉(IID)、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(15BI)、FB销孔(15B2 )、FC销孔(15B3 ); FA销孔(15BI)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(IOA)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(IlB) ；EC销孔(16D3)用于放置AC圆柱销钉(IlC);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(IlF) ;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锁扣本文档来自技高网...

【技术保护点】
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（...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毕树生，刘浪，杨其资，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11