專利名稱：一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種直線導引裝置，尤其適用于月球車單輪臺架試驗裝置等多塵環境的滾動軸承直線導引裝置。
背景技術：
單輪臺架試驗裝置是確定月球車行走系統行駛性能的重要試驗設備；在試驗設備中，垂直載荷的加載方式多數采用了載荷靠重力驅動的滑動副，由于沒有驅動，運動副之間的摩擦將直接影響到車輪的加載精度，因此多數試驗裝置均采用成型的直線軸承作為直線導引裝置，雖然這種裝置的摩擦力也很小，但相對于試驗要求還有些偏大，同時，由于試驗環境浮塵較多，直線軸承導桿上容易遭受污染，從而增大直線軸承的摩擦力，因此直線軸承必須加裝相應的密封裝置，這將增大直線導引裝置的運動阻力，影響試驗裝置的加載精度。
發明內容
本發明的目的是提供一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置，使其運行過程中的摩擦力大大減小，同時又能適應月球車單輪臺架試驗時的多塵環境。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案本發明提供的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置，所述直線導引裝置包括方管、固定筒、軸承座、滾動軸承和軸承安裝架，所述固定筒軸向方向的兩個末端上分別設有軸承座，所述軸承座在軸向方向上開有方孔，所述軸承座遠離固定筒的一端上還設有懸臂，所述懸臂上設有軸承安裝架，所述軸承安裝架安裝有滾動軸承，所述滾動軸承的軸心與所述固定筒的軸心垂直，所述方管貫穿所述固定筒及軸承座的方孔，所述滾動軸承的外圈與方管接觸。本發明提供的另一優選的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置技術方案中，所述軸承座遠離固定筒的一端上設有四個形狀相同的懸臂，所述四個懸臂以所述固定筒的軸心為圓心兩兩對稱設置。本發明提供的再一優選的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置技術方案中，所述懸臂遠離所述固定筒軸心方向的一端上設有軸承安裝架，所述懸臂和所述軸承安裝架上開有大小相等長方形孔，并且位置相對應，所述滾動軸承安裝在軸承安裝架上，所述滾動軸承的外圈穿過所述懸臂和軸承安裝架的長方形孔與所述方管接觸，所述每兩個對稱懸臂之間的距離等于軸承座的方孔的邊長，所述方管的邊長等于每兩個對稱滾動軸承之間的距離。本發明提供的又一優選的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置技術方案中，所述長方形孔的形狀與所述滾動軸承安裝狀態時軸承外圈投影在所述軸承安裝架或者懸臂上的形狀相同，所述長方形孔設置在懸臂的中心位置。本發明提供的又一優選的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置技術方案中，所述滾動軸承通過軸承安裝軸安裝在所述軸承安裝架上，并通過墊片、壓片和螺栓固定。本發明提供的又一優選的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置技術方案中，所述軸承座與所述固定筒上位置相對應處開有螺紋孔，并通過螺栓連接。本發明提供的又一優選的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置技術方案中，所述軸承安裝架與所述懸臂上位置相對應處開有螺紋孔，并通過螺栓連接。本發明提供的又一優選的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置技術方案中，所述懸臂與安裝于其上的滾動軸承一起，在力的作用下可產生微小的彈性變形。本發明提供的又一優選的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置技術方案中，所述滾動軸承的內外圈之間設置有橡膠密封件。由于采用了上述技術方案，本發明得到的有益效果是1、本發明采用市場上很容易采購到的滾動軸承作為滾動體，既可節省成本，又可大幅降低移動副的摩擦阻力；2、由于滾動軸承組件可以加裝相應的密封部件，本發明的環境適應性也大大提尚；
圖1是本發明的完整結構示意圖。圖2是本發明的4個滾動軸承與軸承座組裝成組件的立體圖。圖3是本發明的4個滾動軸承與軸承座組裝成組件的俯視圖及局部剖視圖。圖4是本發明的滾動軸承內部的滾動摩擦力分析圖。圖5是采用直線軸承時，在直線導引起作用時，發生在直線軸承內部的滾動摩擦力分析圖。圖6是本發明采用滾動軸承，在直線導引起作用時，發生在滾動軸承內部的因密封而產生摩擦的力分析圖。圖7是采用直線軸承時，在直線導引起作用時，發生在直線軸承內部的因密封而產生摩擦的力分析圖。其中，1-方管，2-滾動軸承，3-軸承座，4-固定筒，5-螺栓，6-軸承安裝架，7-壓片，8-軸承安裝軸，9-墊片，10-懸臂。
具體實施例方式下面結合實施例對發明作進一步的詳細說明。實施例1 如圖1-7所示，本發明的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置，包括方管1、固定筒4、軸承座3、滾動軸承2和軸承安裝架6，固定筒4軸向方向的兩個末端上分別設有軸承座3，軸承座3在軸向方向上開有方孔，軸承座3遠離固定筒4的一端上還設有懸臂10，懸臂10上設有軸承安裝架6，軸承安裝架6安裝有滾動軸承2，滾動軸承 2的軸心與固定筒4的軸心垂直，方管1貫穿固定筒4及軸承座3的方孔，滾動軸承2的外圈與方管1接觸；軸承座3遠離固定筒4的一端上設有四個形狀相同的懸臂10，也可以根據管的形狀的改變選擇不同的個數，假如是管橫截面為三條邊以上的正多邊形，相應懸臂10 的數目也與管的邊數相適應，本例優選四邊型，四個懸臂10以固定筒4的軸心為圓心兩兩對稱設置，每兩個對稱懸臂10之間的距離等于軸承座3的方孔邊長，方管1的邊長等于每兩個對稱滾動軸承2之間的距離；懸臂10遠離固定筒4軸心方向的一端上設有軸承安裝架 6，懸臂10和軸承安裝架6上開有大小相等長方形孔，并且位置相對應，長方形孔的形狀與所述滾動軸承2安裝狀態時軸承外圈投影在所述軸承安裝架6或者懸臂10上的形狀相同， 長方形孔設置在懸臂10的中心位置；滾動軸承2安裝在軸承安裝架6上，滾動軸承2的外圈穿過所述懸臂10和軸承安裝架6的長方形孔與方管1接觸；滾動軸承2通過軸承安裝軸 8安裝在所述軸承安裝架6上，并通過墊片9、壓片7和螺栓5固定；軸承座3與固定筒4上位置相對應處開有螺紋孔，并通過螺栓連接；軸承安裝架6與懸臂10上位置相對應處開有螺紋孔，并通過螺栓連接；懸臂10與安裝于其上的滾動軸承2 —起，在力的作用下可產生微小的彈性變形；滾動軸承2的內外圈之間設置有橡膠密封件。在圖1中，滾動軸承2安裝在軸承座3上，一個軸承座3和4個滾動軸承2形成一個組件，2個組件安裝在固定筒1的兩端，位置做適當調整使得2個組件形成的方孔完全平行，再將方管1穿入方孔，整體形成一個直線運動導引裝置。在圖2和圖3中，軸承座3上設有4個懸臂，滾動軸承2由軸承安裝軸8安裝于軸承安裝架6上，軸承安裝軸8是一個內空的臺階軸，細端內空部分加工有螺紋，利用軸承安裝軸8臺階和軸承軸向墊片9可以保證滾動軸承2在軸承安裝架6上與側壁不發生干涉， 最后用螺栓5和壓片7實現軸承的可靠定位與安裝，與軸承安裝架6安裝于一體的滾動軸承2組成的組件安裝在軸承座3的4個懸臂上，與懸臂一起組成一個可微小變形的懸臂結構。在圖4中，作為滾動體的滾動軸承2的外圈與導向桿在壓力作用下不產生相對滑動，相互作用的摩擦力驅動軸承外圈克服鋼球在內圈上的摩擦阻力產生旋轉運動，同時導向桿直線運動。鋼球的滾動阻力符合滾動摩擦阻力一般規律，即內圈作用于鋼球上的反作用力相對于鋼球所受負載大小相等，但力的作用點偏移一定的距離e，反作用力與偏移e的乘積為鋼球滾動的阻力矩。此時導向桿上必須有附加的力克服此滾動力矩再能實現軸承外圈旋轉，導向桿平移。假定反作用力為F，偏移距離為e，軸承外徑為R，則導向桿需要克服的阻力為F*e/R。在圖5中，鋼球直接作為滾動體，為使導向桿產生平移，同樣需要克服鋼球的滾動阻力矩，此時假定各項參數與滾動軸承2中的鋼球受力相同，鋼球直徑為D，則導向桿需要克服的阻力為F*e/D。因為R = D+ “軸承內外圈厚度之和”，所以采用滾動軸承2做滾動體時，阻力較小，且往往軸承外徑越大，阻力越小。在圖6中，作為滾動體的滾動軸承2的內外圈之間常常有由橡膠制成的密封件，密封件在組件內有一定的預緊力，在預緊力的作用下，密封件緊緊的貼合在內外圈上，從而實現密封。在預緊力的作用下，橡膠密封和內外圈會產生滑動摩擦，假定橡膠件作用在內外圈上的預緊力相同，均為F，橡膠對鋼的摩擦系數為μ，則要使得軸承轉動，相對滑動面在內外圈的摩擦力矩分別為，F.μ. R,。因為軸承外圈內徑要比軸承內圈外徑要大， 在此假定條件下，相對滑動面在橡膠與軸承內圈之間的接觸面。此時與軸承外徑接觸的導向桿需要克服的密封件摩擦力為F. μ.Ι^/R。
在圖7中，以直線軸承為導向機構，密封件布置在導向桿與直線軸承座之間，密封件為直線運動副密封，同樣，橡膠密封件同樣需要相應的預緊力，假定預緊力相同，摩擦系數相同，則導向桿需要克服的密封件摩擦力為F. μ。因為(Rrt/R) < 1，所以，以直線軸承為導向機構，其密封件的摩擦阻力要大于本發明。同時，由于滾動軸承2密封件只是旋轉密封，軸承內外圈與密封件之間的接觸區域始終相同，所需的密封件預緊力較小，密封效果好，直線軸承的密封件是圓柱運動副密封，軸承內外圈與密封件之間的接觸區域經常變化，所需的密封件預緊力較大，密封效果不如本發明。這也就造成了相應的導向桿摩擦阻力的增加。密封件摩擦力是直線運動副承受輕載條件下的主要阻力來源，對于在月球車單輪臺架試驗這種要求直線導引裝置自由隨動，且環境要求對密封要求較高的條件下，采用本發明將大大減小輕載試驗條件下的直線導引裝置的摩擦阻力，提高實驗裝置的加載精度。最后應該說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置，其特征在于所述直線導引裝置包括方管(1)、固定筒G)、軸承座(3)、滾動軸承( 和軸承安裝架(6)，所述固定筒 (4)軸向方向的兩個末端上分別設有軸承座(3)，所述軸承座C3)在軸向方向上開有方孔， 所述軸承座(3)遠離固定筒的一端上還設有懸臂(10)，所述懸臂(10)上設有軸承安裝架(6)，所述軸承安裝架(6)安裝有滾動軸承O)，所述滾動軸承O)的軸心與所述固定筒(4)的軸心垂直，所述方管(1)貫穿所述固定筒(4)及軸承座C3)的方孔，所述滾動軸承(2)的外圈與方管(1)接觸。
2.如權利要求1所述的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置，其特征在于所述軸承座(3)遠離固定筒的一端上設有四個形狀相同的懸臂(10)，所述四個懸臂(10)以所述固定筒的軸心為圓心兩兩對稱設置。
3.如權利要求2所述的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置，其特征在于所述懸臂(10)遠離所述固定筒(4)軸心方向的一端上設有軸承安裝架(6)，所述懸臂(10)和所述軸承安裝架(6)上開有大小相等長方形孔，并且位置相對應，所述滾動軸承(2)安裝在軸承安裝架(6)上，所述滾動軸承O)的外圈穿過所述懸臂(10)和軸承安裝架(6)的長方形孔與所述方管(1)接觸，所述每兩個對稱懸臂(10)之間的距離等于軸承座(3)的方孔的邊長，所述方管(1)的邊長等于每兩個對稱滾動軸承( 之間的距離。
4.如權利要求3所述的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置，其特征在于所述長方形孔的形狀與所述滾動軸承( 安裝狀態時軸承外圈投影在所述軸承安裝架(6)或者懸臂(10)上的形狀相同，所述長方形孔設置在懸臂(10)的中心位置。
5.如權利要求4所述的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置，其特征在于所述滾動軸承(2)通過軸承安裝軸(8)安裝在所述軸承安裝架(6)上，并通過墊片 (9)、壓片(7)和螺栓(5)固定。
6.如權利要求5所述的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置，其特征在于所述軸承座C3)與所述固定筒(4)上位置相對應處開有螺紋孔，并通過螺栓連接。
7.如權利要求6所述的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置，其特征在于所述軸承安裝架(6)與所述懸臂(10)上位置相對應處開有螺紋孔，并通過螺栓連接。
8.如權利要求7所述的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置，其特征在于所述懸臂(10)與安裝于其上的滾動軸承(2) —起，在力的作用下可產生微小的彈性變形。
9.如權利要求8所述的一種月球車單輪臺架試驗裝置用滾動軸承直線導引裝置，其特征在于所述滾動軸承O)的內外圈之間設置有橡膠密封件。
全文摘要
本發明涉及一種直線導引裝置，尤其適用于月球車單輪臺架試驗裝置等多塵環境的滾動軸承直線導引裝置，包括方管、固定筒、軸承座、滾動軸承和軸承安裝架，固定筒軸向方向的兩個末端上分別設有軸承座，軸承座在軸向方向上開有方孔，軸承座遠離固定筒的一端上還設有懸臂，懸臂上設有軸承安裝架，軸承安裝架安裝有滾動軸承，滾動軸承的軸心與固定筒的軸心垂直，方管貫穿固定筒及軸承座的方孔，滾動軸承的外圈與方管接觸。本直線導引裝置運行過程中的摩擦力大大減小，同時又能適應月球車單輪臺架試驗時的多塵環境。
文檔編號G01M17/007GK102279108SQ20111004800
公開日2011年12月14日 申請日期2011年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者何亞麗, 劉興杰, 盧國軒, 楊樹嶺, 毛寧, 江磊, 藍偉, 許大浦, 趙紅雷, 陳建義 申請人:中國北方車輛研究所