專利名稱：一種金屬橡膠填充的新型橡膠柔性鉸鏈的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種柔性鉸鏈，特別涉及一種金屬橡膠填充的新型橡膠柔性鉸鏈。
背景技術：
目前，柔性鉸鏈已成為一種在精密機械中廣泛應用的新型鉸鏈形式，現今應用較多的材料有彈簧鋼65Mn，有時也采用鈦、鈹銅等金屬材料。但是，隨著科技的不斷發展，傳統柔性鉸鏈的運動范圍已不能滿足要求，大變形柔性鉸鏈成為當今研究的熱點之一。大變形柔性鉸鏈可由彈性較大的橡膠材料制成，但其剛度得不到保證。
發明內容
為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種既保持了轉動方向的高彈性，實現大變形，還增強了壓縮方向的剛度的金屬橡膠填充的新型橡膠柔性鉸鏈。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:一種金屬橡膠填充的新型橡膠柔性鉸鏈，包括橡膠體和金屬橡膠填料；橡膠體為一體化橡膠材料制成，橡膠體由上下兩端的圓柱形連接體和位于兩連接體之間的雙圓弧結構組成；雙圓弧結構左右兩側為圓弧形，圓弧形由上下兩端向中間變窄；上端圓柱形連接體和雙圓弧結構的中部設有空腔體，空腔垂直于上下兩端的圓柱形連接體，空腔體的高度從上底面貫穿雙圓弧結構，空腔體的長度為距離雙圓弧結構底部或頂部邊緣5-15厘米；空腔體的寬度為雙圓弧體中部寬度的70-80%，空腔體內填充金屬橡膠填料，金屬橡膠填料是由若干根盤繞成螺旋狀的金屬絲纏繞疊加擠壓成的網格狀結構體。進一步地，所述 金屬橡膠填料按最小相對密度排列，填充入柔性鉸鏈橡膠體中；所
述金屬橡膠填料的最小相對密度為；
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Df smo其中，ds為金屬絲的絲徑，單位mm ；DL為螺旋狀的直徑，單位mm ； α為螺旋卷軸線方向與載荷方向的夾角，單位rad。所述金屬橡膠填料按最大相對密度排列，填充入柔性鉸鏈橡膠體中，所述相對密度=金屬橡膠填料密度/金屬絲材密度；最大相對密度PimsS 0.30-0.40。與現有技術相比，本發明的有益效果是:與傳統使用金屬材料的柔性鉸鏈相比，該新型橡膠柔性鉸鏈能夠實現較大的變形，滿足一些特殊場合的運動要求；與一般的純橡膠柔性鉸鏈相比，該新型橡膠柔性鉸鏈在保持了轉動方向的高彈性的同時，還增強了壓縮方向的剛度。通過適當選擇金屬橡膠材料的絲徑、絲材、螺旋徑、密度等因素，填充入橡膠柔性鉸鏈中，可以對其空間三個方向的彈性模量進行設計，以滿足各種不同場合的運動要求。
圖1為金屬橡膠填充的新型橡膠柔性鉸鏈的立體示意圖；圖2為金屬橡膠填充的新型橡膠柔性鉸鏈的正面剖面圖；圖3為金屬橡膠材料按最小相對密度排列的平面示意圖；圖4為金屬橡膠材料按最小相對密度排列的三維模型示意圖；圖5為金屬橡膠材料按最大相對密度排列的平面示意圖；圖6為金屬橡膠材料按最大相對密度排列的三維模型示意圖。圖中示出:橡膠體1、金屬橡膠填料2。
具體實施例方式為更好地理解本發明，下面結合附圖對本發明作進一步說明，但是本發明的實施方式不限于此。如圖1、2所示，一種金屬橡膠填充的新型橡膠柔性鉸鏈，包括橡膠體I和金屬橡膠填料2 ;橡膠體I為一體化橡膠材料制成，橡膠體I由上下兩端的圓柱形連接體和位于兩連接體之間的 雙圓弧結構組成；雙圓弧結構左右兩側為圓弧形，圓弧形由上下兩端向中間變窄；上端圓柱形連接體和雙圓弧結構的中部設有空腔體，空腔垂直于上下兩端的圓柱形連接體，空腔體的高度從上底面貫穿雙圓弧結構，空腔體的長度為距離雙圓弧結構底部或頂部邊緣5-15厘米；空腔體的寬度為雙圓弧體中部寬度的70-80%，即在雙圓弧體最窄的中部兩邊各留有10-15%的寬度作為壁厚；空腔體內填充金屬橡膠填料2，金屬橡膠填料2是由若干根盤繞成螺旋狀的金屬絲纏繞疊加擠壓成的網格狀結構體。通過適當選擇其絲徑、絲材、螺旋徑、密度等因素，可以對其空間三個方向的彈性模量進行設計，以滿足各種不同場合的運動要求。由加工工藝可知，在結構不改變的前提下，金屬橡膠填料2具有最小相對密度和
最大相對密度(相對密度=金屬橡膠填料密度/金屬絲材密度)。最小密度&^1為金屬絲拉
伸編織工藝后的相對密度，即毛坯的相對密度，如圖3和圖4所示，毛坯以各個接觸對之間都按拉伸工藝狀態后的螺旋卷均勻地分布，此時初始狀態螺旋卷都為未接觸狀態。根據拉
伸后的螺旋狀的結構，可得金屬橡膠填料2最小相對密度戸nita; =diL.
其中，屯為金屬絲的絲徑(mm)成為螺旋卷的直徑(mm) ; α為螺旋卷軸線方向與載荷方向的夾角(rad)。金屬橡膠填料2按最小相對密度排列，整體結構比較疏松，填充入柔性鉸鏈橡膠體I中，可以獲得較小的彈性模量，用于要求一定的剛度且變形量較大的場合，具體的數值可以通過適當選擇其絲徑、絲材、螺旋徑、密度等因素來進行設計。最大密度為螺旋卷工藝成型的最大相對密度#^@或者考慮彈性范圍內，螺旋卷
無彈性變形空間下的相對密度，如圖5和圖6所示。根據大量的成型試驗和經驗，在
0.30-0.40之間。金屬橡膠填料2按最大相對密度排列，整體結構比較緊密，填充入柔性鉸鏈橡膠體I中，可以獲得較大的彈性模量，用于要求較大剛度且變形量較小的場合，具體的數值可以通過適當選擇其絲徑、絲材、螺旋徑、密度等因素來進行設計。本實施方式所述柔性鉸鏈采用的是最常見的雙圓弧型結構，兩端連接部分是圓柱形的，也可以 是傳統的長方體形，都在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種金屬橡膠填充的新型橡膠柔性鉸鏈，其特征在于:包括橡膠體和金屬橡膠填料；橡膠體為一體化橡膠材料制成，橡膠體由上下兩端的圓柱形連接體和位于兩連接體之間的雙圓弧結構組成；雙圓弧結構左右兩側為圓弧形，圓弧形由上下兩端向中間變窄；上端圓柱形連接體和雙圓弧結構的中部設有空腔體，空腔垂直于上下兩端的圓柱形連接體，空腔體的高度從上底面貫穿雙圓弧結構，空腔體的長度為距離雙圓弧結構底部或頂部邊緣5-15厘米；空腔體的寬度為雙圓弧體中部寬度的70-80%，空腔體內填充金屬橡膠填料，金屬橡膠填料是由若干根盤繞成螺旋狀的金屬絲纏繞疊加擠壓成的網格狀結構體。
2.根據權利要求1所述的金屬橡膠填充的新型橡膠柔性鉸鏈，其特征在于:所述金屬橡膠填料按最小相對密度排列，填充入柔性鉸鏈橡膠體中；所述金屬橡膠填料的最小相對密度為盧min 5
3.根據權利要求1所述的金屬橡膠填充的新型橡膠柔性鉸鏈，其特征在于:所述金屬橡膠填料按最大相對密度排列，填充入柔性鉸鏈橡膠體中，所述相對密度=金屬橡膠填料密度/金屬絲材密度；最大相對密度J^33ax為0.30-0.40。
全文摘要
本發明公開了一種金屬橡膠填充的新型橡膠柔性鉸鏈，包括橡膠體和金屬橡膠填料；橡膠體為一體化橡膠材料制成，橡膠體由上下兩端的圓柱形連接體和位于兩連接體之間的雙圓弧結構組成；上端圓柱形連接體和雙圓弧結構的中部設有空腔體，空腔垂直于上下兩端的圓柱形連接體，空腔體的高度從上底面貫穿雙圓弧結構，空腔體的長度為距離雙圓弧結構底部或頂部邊緣5-15厘米；空腔體的寬度為雙圓弧體中部寬度的70-80%，空腔體內填充金屬橡膠填料，金屬橡膠填料是由若干根盤繞成螺旋狀的金屬絲纏繞疊加擠壓成的網格狀結構體。該新型橡膠柔性鉸鏈在保持了轉動方向的高彈性的同時，還增強了壓縮方向的剛度。
文檔編號F16C11/12GK103256294SQ20131018830
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月20日 優先權日2013年5月20日
發明者劉旺玉, 羅遠強, 陳偉, 鐘歡 申請人:華南理工大學