一种形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器及其装配方法

本发明涉及飞轮式惯容器振动调控，具体是一种形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器及其装配方法。

背景技术：

1、惯容是剑桥大学m.c.smith教授在2001年提出的一种双端动力学元件，这种动力学元件对应电容。作用在其两端的力与这两端间的相对加速度成正比，且这一比例系数的单位与质量相同。这一系数被smith称为“惯质系数”。惯容已经被应用于多种机械系统，例如汽车悬架系统、摩托车缓冲系统、火车悬挂系统、飞机起落架系统和建筑的结构振动控制系统等。

2、滚珠丝杠惯容器是一种机械式惯容器，其由滚珠丝杠及其螺母、飞轮、轴承和壳体等构成。滚珠丝杠惯容器两端点相对平动，使滚珠丝杠和螺母相对转动，使得螺母的相对平动通过滚珠丝杠副转化为丝杠的转动。丝杠带动飞轮旋转，从而将两端点的平动转化为飞轮的转动，实现惯容器的特性。保证两端点的相对平动、限制相对转动，可提高飞轮吸能效率，使滚珠丝杠惯容器接近理想工作状态。

3、惯容器动力学击穿是指“惯容器两端点相互接触”。当惯容器击穿时，惯容器物理行程用尽，惯容器两端点接触，两端点相互冲击。若惯容器击穿后滚珠丝杠副卡滞挤死，无法恢复至可用状态，则惯容器无法正常工作。目前为了避免惯容器动力学击穿，通过在惯容器的两端点之间并联接入一弹簧，但设置弹簧会加入不必要的刚度，导致系统刚度增加，影响所需惯容器惯质系数的准确性，从而影响惯容器振动调控效果。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中惯容器难以限制相对转动、存在击穿时滚珠丝杠副卡滞挤死的问题，本发明供一种形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器及其装配方法，既能保证滚珠丝杠惯容器形锁合相对运动，也能增强滚珠丝杠惯容器击穿后恢复性，提升滚珠丝杠惯容器模块化设计程度。

2、为实现上述目的，本发明提供一种形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器，包括飞轮室、轴承室、丝杠与飞轮；

3、所述飞轮室、所述轴承室均为第一端开口的筒状结构，所述轴承室的第一端嵌入所述飞轮室的第一端并与所述飞轮室滑动配合，所述飞轮室、所述轴承室的第二端均设有连接结构，以用于连接外部模组；

4、所述丝杠的第一端转动连接在所述轴承室内，所述丝杠的中部与所述飞轮室转动相连，所述飞轮设在所述丝杠的第二端且位于所述飞轮室内；

5、所述轴承室第一端的外壁与所述飞轮室第一端的内壁之间设有锁合结构，以保证所述飞轮室与所述轴承室水平运动，进而保证传动效率。

6、在其中一个实施例，所述锁合结构包括第一锁合部与第二锁合部；

7、所述第一锁合部为沿轴向设在所述轴承室外壁上的圆弧凸起，所述第二锁合部为沿轴向设在所述飞轮室内壁上的圆弧凹槽，所述第一锁合部嵌入所述第二锁合部；或

8、所述第一锁合部为沿轴向设在所述轴承室外壁上的圆弧凹槽，所述第二锁合部为沿轴向设在所述飞轮室内壁上的圆弧凸起，所述第二锁合部嵌入所述第一锁合部。

9、在其中一个实施例，所述轴承室的第一端具有冲击段，所述飞轮室内具有阻挡段；

10、所述阻挡段的第一端位于所述冲击段的滑动路径上，以用于阻抗惯容器压缩方向击穿；

11、所述飞轮位于所述阻挡段的第二端与所述飞轮室的第二端之间。

12、在其中一个实施例，所述飞轮朝向所述阻挡段的一端设有第一挡块，所述阻挡段的第二端具有第二挡块，所述第一挡块与所述第二挡块协同阻抗惯容器拉伸方向击穿。

13、在其中一个实施例，所述阻挡段上通过杯头螺钉固定连接有滚珠螺母；

14、所述丝杠的中部与所述滚珠螺母螺纹配合，所述第二挡块即为所述杯头螺钉的杯头部。

15、在其中一个实施例，所述连接结构包括鱼眼螺杆轴承；

16、所述鱼眼螺杆轴承的轴承端与所述飞轮室或所述轴承室转动配合，所述鱼眼螺杆轴承的螺杆端与外部模组可拆卸相连。

17、在其中一个实施例，所述轴承室内设有轴承，所述丝杠的第一端与所述轴承转动配合。

18、为实现上述目的，本发明还提供一种形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器的装配方法，包括以下步骤：

19、步骤1，安装丝杠，将滚珠螺母通过杯头螺钉安装于飞轮室上；

20、步骤2，将第一锁合部与第二锁合部嵌入配合，将轴承套入丝杠的第一端并嵌入轴承室的凹孔，将飞轮套入丝杠的第二端，拧紧丝杠两端的锁紧螺母；

21、步骤3，安装飞轮室与轴承室第二端的盖板并通过螺钉固定后，在飞轮室与轴承室的盖板上安装鱼眼螺杆轴承。

22、与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

23、1.本发明通过在轴承室与飞轮室间设置锁合结构，使得轴承室与飞轮室具有形锁合运动关系，从而有效地保证轴承室与飞轮室水平运动，具有较高的传动效率；

24、2.本发明在优选方案中通过设置冲击段、阻挡段、第一挡块与第二挡块，使得惯容器击穿后可回弹恢复至可用状态，抗击穿性能良好，相较于通过设置弹簧避免击穿，具有设计流程简便，无需考虑惯容器限位并联弹簧参数，理论模型与实物可直观对照的优点；

25、3.本发明中的滚珠丝杠惯容器采用模组式连接，安装简便、快捷，且制造成本低廉，具有良好的工程应用价值。

技术特征：

1.一种形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器，其特征在于，包括飞轮室、轴承室、丝杠与飞轮；

2.根据权利要求1所述的形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器，其特征在于，所述锁合结构包括第一锁合部与第二锁合部；

3.根据权利要求1所述的形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器，其特征在于，所述轴承室的第一端具有冲击段，所述飞轮室内具有阻挡段；

4.根据权利要求3所述的形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器，其特征在于，所述飞轮朝向所述阻挡段的一端设有第一挡块，所述阻挡段的第二端具有第二挡块，所述第一挡块与所述第二挡块协同阻抗惯容器拉伸方向击穿。

5.根据权利要求4所述的形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器，其特征在于，所述阻挡段上通过杯头螺钉固定连接有滚珠螺母；

6.根据权利要求1至5任一项所述的形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器，其特征在于，所述连接结构包括鱼眼螺杆轴承；

7.根据权利要求1至5任一项所述的形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器，其特征在于，所述轴承室内设有轴承，所述丝杠的第一端与所述轴承转动配合。

8.一种权利要求1至7任一项所述的形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种形锁合抗击穿模组式滚珠丝杠惯容器及其装配方法，惯容器包括飞轮室、轴承室、丝杠与飞轮；轴承室的第一端嵌入飞轮室的第一端并与飞轮室滑动配合，飞轮室、轴承室的第二端均设有连接结构；丝杠的第一端转动连接在轴承室内，丝杠的中部与飞轮室转动相连，飞轮设在丝杠的第二端且位于飞轮室内；轴承室与飞轮室之间设有锁合结构，以保证飞轮室与轴承室水平运动，进而保证传动效率。本发明应用于飞轮式惯容器振动调控技术领域，既能保证滚珠丝杠惯容器形锁合相对运动，也能增强滚珠丝杠惯容器击穿后恢复性，提升滚珠丝杠惯容器模块化设计程度，能够有效解决惯容器难以限制相对转动、存在击穿时滚珠丝杠副卡滞挤死的问题。技术研发人员：胡茑庆,李月昊,杨翼,程哲,尹正阳,周躜波,林晓松受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25