本實(shí)用新型涉及機(jī)械領(lǐng)域中的振動(dòng)時(shí)效裝置，特別是一種凸輪沖擊式交變力矩彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置。

背景技術(shù)：

采用彎扭耦合共振產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力來(lái)消除轉(zhuǎn)軸類零件的殘余應(yīng)力，在實(shí)施過(guò)程中需要對(duì)轉(zhuǎn)軸施加扭振激勵(lì)，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率等于彎曲固有頻率和扭轉(zhuǎn)固有頻率之差時(shí)，施加的扭振激勵(lì)等于扭轉(zhuǎn)固有頻率，由彎扭耦合理論，偏心轉(zhuǎn)軸會(huì)同時(shí)激發(fā)彎曲共振，彎曲共振與扭轉(zhuǎn)共振相互加強(qiáng)，產(chǎn)生足夠的動(dòng)應(yīng)力。目前采用的扭振激勵(lì)方式主要有電磁激振器、氣動(dòng)激振器、液壓激振器，然而這些激振器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性不高，價(jià)格昂貴，維修成本高，實(shí)施困難，難以普及使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種凸輪沖擊式交變力矩彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效方法，解決了產(chǎn)生橫扭耦合共振振動(dòng)時(shí)效受制扭振激勵(lì)源的問(wèn)題，通過(guò)由凸輪沖擊式交變力矩扭振激勵(lì)來(lái)激發(fā)彎扭耦合共振來(lái)消除殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)時(shí)效的效果。

本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案如下：

一種凸輪沖擊式交變力矩彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置，包括轉(zhuǎn)軸、第一軸承、第二軸承、第一軸承座、第二軸承座、電機(jī)、聯(lián)軸器、底盤、圓盤、偏心質(zhì)量塊以及扭振激勵(lì)器，所述扭振激勵(lì)器包括激振機(jī)架、激振力臂、正電極環(huán)、負(fù)電極環(huán)、第一致動(dòng)電機(jī)、第二致動(dòng)電機(jī)、第一致動(dòng)凸輪、第二致動(dòng)凸輪、正電刷、負(fù)電刷和電刷底座；

轉(zhuǎn)軸通過(guò)第一軸承和第一軸承座以及第二軸承和第二軸承座安裝在底盤上，圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上并與轉(zhuǎn)軸同軸，偏心質(zhì)量塊固定在圓盤上；

電機(jī)固定安裝在底盤上，電機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)軸一端連接，轉(zhuǎn)軸另一端固定連接在激振機(jī)架底面的圓心處，

激振力臂的中心與激振機(jī)架底面的圓心固定連接，第一致動(dòng)電機(jī)和第二致動(dòng)電機(jī)分別固定在激振機(jī)架底面并且靠近激振力臂兩端的位置上，第一致動(dòng)凸輪安裝在第一致動(dòng)電機(jī)上，第二致動(dòng)凸輪安裝在第二轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)上；

正電極環(huán)和負(fù)電極環(huán)安裝在固定在激振機(jī)架的外筒壁上，正電極環(huán)和負(fù)電極環(huán)分別通過(guò)導(dǎo)線與第一致動(dòng)電機(jī)和第二致動(dòng)電機(jī)連接，

正電刷和負(fù)電刷都固定在電刷底座上，正電刷與正電極環(huán)接觸，負(fù)電刷與負(fù)電極環(huán)接觸，正電刷和負(fù)電刷連接至電源。

所述激振力臂、第一致動(dòng)電機(jī)、第二致動(dòng)電機(jī)、第一致動(dòng)凸輪和第二致動(dòng)凸輪在安裝時(shí)以激振力臂的中心形成中心對(duì)稱，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生扭矩。

所述激振力臂除了中心與激振機(jī)架的連接處之外，其余的兩端部分處于懸空狀態(tài)。

一種凸輪沖擊式交變力矩彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效的實(shí)現(xiàn)方法，具體步驟為：

(1)將由凸輪沖擊式交變力矩扭振激振器與轉(zhuǎn)軸剛性連接，連接圓盤和偏心質(zhì)量，

(2)通過(guò)測(cè)試，得到轉(zhuǎn)軸的彎曲固有頻率、扭轉(zhuǎn)固有頻率和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，

(3)通過(guò)計(jì)算，確定由凸輪沖擊式交變力矩扭振激振器輸出扭振激勵(lì)的大小及頻率，

(4)啟動(dòng)電機(jī)，設(shè)定旋轉(zhuǎn)頻率等于彎曲固有頻率與扭轉(zhuǎn)固有頻率之差，將凸輪沖擊式交

變力矩扭振激振器輸出扭振激勵(lì)設(shè)定為扭振固有頻率，由彎扭耦合共振理論，彎曲共振

與扭轉(zhuǎn)共振相互加強(qiáng)，產(chǎn)生足夠的動(dòng)應(yīng)力來(lái)消除高剛度轉(zhuǎn)軸的殘余應(yīng)力。

本實(shí)用新型的突出優(yōu)點(diǎn)在于：

本實(shí)用新型解決了彎扭耦合共振振動(dòng)時(shí)效不容易施加扭振激勵(lì)來(lái)產(chǎn)生彎扭耦合共振的問(wèn)題，實(shí)施簡(jiǎn)單，可靠性高，結(jié)構(gòu)緊湊，強(qiáng)度高，可以適應(yīng)較大的激振范圍，而且激振力臂可調(diào)，致動(dòng)凸輪可調(diào)。致動(dòng)凸輪的激振力和激振頻率由外部變頻電源控制，根據(jù)試驗(yàn)零部件的實(shí)際情況加以調(diào)整，靈活性強(qiáng)，成本低，維修容易，提高了彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效的安全性和可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型所述凸輪沖擊式交變力矩彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型所述凸輪沖擊式交變力矩彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置的正視圖。

圖3是本實(shí)用新型所述凸輪沖擊式交變力矩彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置的扭振激勵(lì)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖3中A位置的放大示意圖。

圖5是致動(dòng)凸輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一種凸輪沖擊式交變力矩彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效裝置，包括轉(zhuǎn)軸1、第一軸承9、第二軸承10、第一軸承座16、第二軸承座17、電機(jī)7、聯(lián)軸器11、底盤14、圓盤12、偏心質(zhì)量塊13以及扭振激勵(lì)器，所述扭振激勵(lì)器包括激振機(jī)架2、激振力臂3、正電極環(huán)6、負(fù)電極環(huán)15、第一致動(dòng)電機(jī)4、第二致動(dòng)電機(jī)5、第一致動(dòng)凸輪21、第二致動(dòng)凸輪22、正電刷19、負(fù)電刷和電刷底座20；

轉(zhuǎn)軸1通過(guò)第一軸承9和第一軸承座16以及第二軸承10和第二軸承座17安裝在底盤14上，圓盤12固定在轉(zhuǎn)軸1上并與轉(zhuǎn)軸1同軸，偏心質(zhì)量塊13固定在圓盤12上；

電機(jī)7固定安裝在底盤14上，電機(jī)7的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器11與轉(zhuǎn)軸一端連接，轉(zhuǎn)軸另一端固定連接在激振機(jī)架2底面的圓心處，

激振力臂3的中心與激振機(jī)架2底面的圓心固定連接，第一致動(dòng)電機(jī)和第二致動(dòng)電機(jī)分別固定在激振機(jī)架2底面并且靠近激振力臂3兩端的位置上，第一致動(dòng)凸輪21安裝在第一致動(dòng)電機(jī)上，第二致動(dòng)凸輪22安裝在第二轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)上；

正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15安裝在固定在激振機(jī)架2的外筒壁上，正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15分別通過(guò)導(dǎo)線18與第一致動(dòng)電機(jī)4和第二致動(dòng)電機(jī)5連接，

正電刷19和負(fù)電刷都固定在電刷底座20上，正電刷19與正電極環(huán)6接觸，負(fù)電刷與負(fù)電極環(huán)15接觸，正電刷19和負(fù)電刷連接至電源。

進(jìn)一步的，所述激振力臂3、第一致動(dòng)電機(jī)4、第二致動(dòng)電機(jī)5、第一致動(dòng)凸輪21和第二致動(dòng)凸輪22在安裝時(shí)以激振力臂3的中心形成中心對(duì)稱，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)軸1產(chǎn)生扭矩。

進(jìn)一步的，所述激振力臂3除了中心與激振機(jī)架的連接處之外，其余的兩端部分處于懸空狀態(tài)。

圖中標(biāo)注8為電機(jī)座。所述激振機(jī)架為圓柱筒形，正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15同軸安裝在圓柱筒形激振機(jī)架的圓柱外壁面上，圓柱筒形激振機(jī)架的一端設(shè)有底面或者兩端都設(shè)有底面。

工作時(shí)，電機(jī)7帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸1帶動(dòng)扭振激勵(lì)器旋轉(zhuǎn)，第一致動(dòng)電機(jī)4、第二致動(dòng)電機(jī)5的電源線通過(guò)導(dǎo)線18穿過(guò)激振機(jī)架2上的孔與正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15相連，扭振激勵(lì)器旋轉(zhuǎn)時(shí)，正電極環(huán)6和負(fù)電極環(huán)15始終保持與正電刷19和負(fù)電刷接觸，從而給第一致動(dòng)電機(jī)4、第二致動(dòng)電機(jī)5提供電源和信號(hào)。在安裝第一致動(dòng)電機(jī)和第一致動(dòng)凸輪21時(shí)，要求第一致動(dòng)電機(jī)4帶動(dòng)第一致動(dòng)凸輪21旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一致動(dòng)凸輪21長(zhǎng)徑的行程范圍能夠?qū)ふ窳Ρ圻M(jìn)行有效撞擊。第一致動(dòng)凸輪21和第二致動(dòng)凸輪22對(duì)激振力臂兩端的撞擊使得激振力臂發(fā)生振動(dòng)，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)軸1產(chǎn)生扭矩。

由扭振激勵(lì)器輸出的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)施加到高剛度的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸1上，當(dāng)轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn)頻率等于彎曲固有頻率與扭轉(zhuǎn)固有頻率之差時(shí)，由彎扭耦合共振理論，一個(gè)頻率等于扭轉(zhuǎn)固有頻率的扭振激勵(lì)可以同時(shí)激發(fā)起彎曲共振，彎曲共振與扭轉(zhuǎn)共振相互加強(qiáng)，產(chǎn)生足夠的動(dòng)應(yīng)力來(lái)消除高剛度轉(zhuǎn)軸1的殘余應(yīng)力。

一種凸輪沖擊式交變力矩彎扭耦合共振式振動(dòng)時(shí)效的實(shí)現(xiàn)方法，具體步驟為：

(1)將由凸輪沖擊式交變力矩扭振激振器與轉(zhuǎn)軸剛性連接，連接圓盤和偏心質(zhì)量，

(2)通過(guò)測(cè)試，得到轉(zhuǎn)軸的彎曲固有頻率、扭轉(zhuǎn)固有頻率和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，

(3)通過(guò)計(jì)算，確定由凸輪沖擊式交變力矩扭振激振器輸出扭振激勵(lì)的大小及頻率，

(4)啟動(dòng)電機(jī)，設(shè)定旋轉(zhuǎn)頻率等于彎曲固有頻率與扭轉(zhuǎn)固有頻率之差，將凸輪沖擊式交變力矩扭振激振器輸出扭振激勵(lì)設(shè)定為扭振固有頻率，由彎扭耦合共振理論，彎曲共振與扭轉(zhuǎn)共振相互加強(qiáng)，產(chǎn)生足夠的動(dòng)應(yīng)力來(lái)消除高剛度轉(zhuǎn)軸的殘余應(yīng)力。