减振器及惯性测量单元的制作方法

1.本实用新型属于减振技术领域，特别是涉及一种减振器及惯性测量单元。


背景技术：

2.许多精密设备的惯性测量单元为了适应不同使用需求又不影响设备精度，常常需要进行减振设计以保证设备的平稳性，从而减小对设备性能的影响。例如机器人或飞行器等精密设备的惯性测量单元，振动对惯性测量单元的性能影响十分明显，尤其是像无人机具有体积小、重量轻、操作灵活和安全性高等特点的飞行器，目前被广泛运用于航拍，监测，搜救，资源勘查等领域。但无人机在空气作用下容易产生不稳定晃动，同时无人机的电机，桨叶等旋转部件也会产生高频振动，一些振动容易通过机体结构传导至惯性测量单元的惯导、陀螺仪、加速度计等精密仪器上，影响这类精密仪器正常工作甚至造成损伤，因此需要减振处理。
3.在进行减振系统设计时，通常使用的减振方式是根据需求安装若干减振球。在对无人机载荷及精密仪器进行减振设计时需要在避开无人机电机的频率及其倍频的同时根据隔振对象的质量对减振球的刚度进行设计。通常隔振对象质量较大时需要使用刚度较高的减振球，否则过大的预应力会使减振球形变过大从而破坏其刚度矩阵，影响减振球功能的同时也会增加分析难度；反之，质量较小的隔振对象需要刚度较低的减振球。目前现有的减振球刚度较大，只适用于工作载荷的减振系统，若用于惯导、微型陀螺仪及微型加速度计等小型精密惯性测量单元的减振时，会出现尺寸不匹配、安装困难、刚度过大等问题，无法满足微型精密仪器对减振球的低刚度要求。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种减振器及惯性测量单元，用于解决目前缺乏微型精密仪器所需的低刚度减振球的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种减振器，包括减振体，所述减振体包括：
6.主体部，所述主体部内设有空腔，所述主体部上设有能够削减所述减振体刚度的开孔；
7.固定部，所述固定部与所述主体部相连，所述固定部用于所述减振体外接安装。
8.可选的，所述开孔设置在所述主体部的外侧壁上，所述开孔为盲孔或通孔；当所述开孔为通孔时，所述开孔穿过所述主体部与所述空腔连通。
9.可选的，所述固定部上贯设有用于外接连接件的连接孔，所述连接孔通过所述空腔与所述开孔连通地设置。
10.可选的，所述开孔为经过所述空腔并贯穿所述主体部的贯穿孔，所述贯穿孔的轴心线与所述连接孔的轴心线相交于所述减振体的中心点。
11.可选的，所述固定部的数量为两个，两个所述固定部对称设置在所述主体部的两
端。
12.可选的，所述固定部与所述主体部相连部位的外侧壁内凹形成用于所述减振体外接的卡槽。
13.可选的，所述空腔内壁在与所述连接孔的相连处设有用于限制所述连接件脱离所述连接孔的适配面。
14.可选的，所述减振器还包括连接件，所述连接件沿所述开孔进入所述空腔内，所述连接件的一端具有限位部并通过所述限位部与所述适配面贴合限位，所述连接件的另一端沿所述连接孔伸出所述减振体外以用于所述减振体外接安装。
15.可选的，所述主体部为旋成体。
16.为实现上述目的及其他相关目的，本技术还提供一种惯性测量单元，包括如上所述的减振器。
17.如上所述，本实用新型的减振器及惯性测量单元，至少具有以下有益效果：通过设置开孔削减减振体的刚度，既保证了减振效果，又降低了安装难度；通过设置卡槽和连接孔，有利于根据需求灵活选择安装方式；另外，主体部中部的空腔保证了减振体整体刚度处于较低水平，通过贯穿孔再进一步调整减振体的刚度以满足减振体所需刚度，并且空腔和贯穿孔配合调整减振体的刚度，不仅能有效降低减振球的刚度，还能使得刚度调整范围灵活广泛。
附图说明
18.图1显示为本实用新型减振器实施例一的结构示意图；
19.图2显示为图1中减振体的主视图；
20.图3显示为图1中减振体与连接件连接的结构示意图；
21.图4显示为图3中减振体的剖视图；
22.图5显示为图1中减振体的第一工作示意图；
23.图6显示为图1中减振体的第二工作示意图；
24.图7显示为本实用新型减振器实施例二的结构示意图；
25.图8显示为本实用新型减振器实施例三的结构示意图；
26.图9显示为图1中减振体与未设置开孔的传统减振体的1阶模态振型图；
27.图10显示为图1中减振体与未设置开孔的传统减振体的2阶模态振型图；
28.图11显示为图1中减振体与未设置开孔的传统减振体的3阶模态振型图；
29.图12显示为图1中减振体与未设置开孔的传统减振体的4阶模态振型图；
30.图13显示为图1中减振体与未设置开孔的传统减振体的5阶模态振型图；
31.图14显示为图1中减振体与未设置开孔的传统减振体的6阶模态振型图。
32.零件标号说明
33.100-减振体；101-主体部；1011-空腔；1012-开孔；1013-适配面；102-固定部；1021-连接孔；1022-倒角；103-卡槽；200-连接件；300-惯导传感装置。
具体实施方式
34.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本
说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
35.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
36.参见图1至图4、图7和图8，在一些实施例中，本技术提供一种减振器，包括减振体100，减振体100包括主体部101和固定部102。其中，主体部101内设有空腔1011，主体部101上设有能够削减减振体100刚度的开孔1012；固定部102与主体部101相连，固定部102用于减振体100外接安装。通过设置开孔1012削减了减振体100的刚度，既保证了减振器的减振性能，又降低了安装难度，而且空腔1011和开孔1012配合以便能够满足减振体100在不同方向上的刚度需求，从而确保减振效果。
37.参见图1至图4，在一实施例中，开孔1012可以为盲孔或为通孔。可选的，当开孔1012为盲孔时，盲孔可以设置在主体部101的外侧壁上，并未与空腔1011连通；或者盲孔凹设在空腔1011的内壁上，未穿过主体部101。作为本实施例的优选，开孔1012为通孔，开孔1012可以设置在主体部101的外侧壁上，开孔1012穿过主体部101与空腔1011连通，使得主体部101的外侧与空腔1011能够通过开孔1012连通。通过设置开孔1012来削减减振体100的刚度，无需对减振体100的厚度进行局部减薄处理，便于直接一体成型，即满足减振安装需求又便于生产制造。
38.在优选实施例中，通过主体部上的空腔来保证减振体整体刚度处于较低水平，再通过通孔来进一步调整减振体的刚度以匹配具体的刚度需求，采用空腔与通孔配合的方式来调整减振体的刚度，使得减振体刚度降低效果明显，并且根据通孔能够使得刚度调整更加简单、灵活，例如可以通过调整通孔的大小、数量等来调整刚度。
39.参见图9至图14，通过采用布尔算法，将两个轴心线相互垂直的圆柱对设有空腔的主体部进行镂空以获得设有开孔的减振体，经过有限元模态分析可知，本技术的减振体与传统未设置开孔的减振体在前6阶模态振型相比，大大降低了模态频率，即降低了刚度，同时又保证了减振性能，保证本技术减振体的刚度能够适应如微型陀螺仪、微型加速度计等小型精密仪器的减振需求。其中，在各阶模态振型图中，1阶为左右偏移时，2阶为前后偏移时，3阶为纵向拉伸时，4阶为沿纵轴扭转时，5阶为前后偏转时，6阶为左右偏转时。各阶模态频率降低程度具体参见表1：
40.表1
[0041] 1阶(hz)2阶(hz)3阶(hz)4阶(hz)5阶(hz)6阶(hz)传统减振体153.4154.6349.0558.9645.9646.9本技术减振体71.171.2170.0207.6307.9307.9频率降低53.7％53.9％51.3％62.9％52.3％52.4％
[0042]
参见图1至图4，在一实施例中，固定部102上贯设有用于外接连接件200的连接孔1021，连接孔1021通过空腔1011与开孔1012连通地设置。在本实施例中，连接孔通过空腔与
开孔连通地设置，一方面，生产制造时，芯模可以通过开孔取出，便于减振体一体成型；另一方面，当采用卡槽103外接安装时，有利于减小安装位置的刚度，卡槽变形难度低，安装更加容易方便；另外，连通设置使得外接方式多样化，当采用连接件外接时，连接件200能够从开孔1012进入空腔1011，为连接件200提供了安装及操作的空间，便于连接件安装。
[0043]
可选的，连接件200可以为标准件，例如可以为螺钉，连接孔的形状与标准件匹配，有利于根据需求单独购买连接件，连接件易于替换，替换成本低。
[0044]
可选的，开孔1012为经过空腔1011并贯穿主体部101的贯穿孔，即贯穿孔为直孔，直孔由主体部101的一侧进入并穿过空腔1011后再由主体部101的另一侧穿出主体部101；贯穿孔的轴心线与连接孔1021的轴心线相交于减振体100的中心点，布局对称，保证结构在各方向上的一致性。可选的，减振体100的中心点与质心点重合。可选的，贯穿孔的轴心线分布在第一平面上，连接孔1021的轴心线分布在第二平面上，第一平面与第二平面为相交并垂直的平面，贯穿孔的轴心线与连接孔的轴心线相交并垂直。可选的，贯穿孔可以为圆孔、方孔或其它形状的孔。进一步的，贯穿孔包括第一贯穿孔和第二贯穿孔，第一贯穿孔的轴心线、第二贯穿孔的轴心线以及连接孔的轴心线相交于减振体100的中心并相互垂直。
[0045]
参见图1，在一实施例中，开孔1012的数量可以为1个或多个。可选的，当开孔1012的数量为多个时，多个开孔1012分布在主体部101的侧壁上；进一步的，多个开孔1012均匀分布在主体部101的侧壁上；进一步的，多个开孔1012沿主体部101的周向均匀分布。
[0046]
参见图1，在一实施例中，固定部102与主体部101相连部位的外侧壁内凹形成用于减振体100外接的卡槽103。进一步的，卡槽103沿减振体100的周向环设。
[0047]
参见图1，在一实施例中，固定部102的数量为两个，两个固定部102设置在主体部101的两端。进一步的，两个固定部102关于主体部101呈对称设置。
[0048]
参见图1，在一实施例中，固定部102背向主体部101的一端设有倒角1022。在本实施例中，通过设置倒角1022有利于减少锐角和直角，避免因尖角缺陷而产生开裂损坏，并且在安装时，降低减振体100外接穿过安装孔的难度，安装操作简单方便。
[0049]
可选的，倒角1022可以为斜倒角，即倒角面为斜面，该斜面的外径由靠近主体部101的一端至远离主体部101的一端逐渐缩小。可选的，固定部102为圆柱结构，该圆柱结构远离主体部101的一端倒斜角，即倒角面为锥形面，锥形面的外径由靠近主体部101的一端至远离主体部101的一端逐渐缩小。
[0050]
参见图1至图4，在一实施例中，空腔1011内壁在与连接孔1021的相连处设有用于限制连接件200脱离连接孔1021的适配面1013，连接件200的一端具有限位部，适配面用于与连接件200的限位部贴合。可选的，限位部的最大外径尺寸大于连接孔1021的孔径。在本实施例中，通过适配面1013使得连接件200的限位部与空腔1011的内壁贴合，避免在使用过程中连接件200挤压空腔1011内壁而造成减振体100的主要功能部分发生形变，避免改变减振体100的刚度矩阵，提高模态分析结果的准确度，从而提高产品质量。
[0051]
可选的，适配面1013与限位部的形状匹配，以便限位部与适配面1013贴合，例如适配面1013可以为台阶面、斜面或曲面等。可选的，适配面1013为锥形曲面a，锥形曲面a的大径端朝向空腔，锥形曲面a的小径端朝向与其相连的连接孔，限位部为锥形曲面a相配合的锥形曲面b。进一步的，连接件200可以为不带轴肩的沉头螺钉，即该沉头螺钉的螺钉头为上述限位部，该限位部的外侧壁即为与适配面1013相配合的锥形曲面b。其中，适配面1013与
限位部并非局限于锥形曲面，还可以根据结构需求设计为其它形状，只要使得适配面1013与限位部能够相互配合贴合限位即可。
[0052]
参见图1至图4，在一实施例中，减振器还包括上述连接件200，连接件200与减振体100可拆卸的连接装配，便于根据连接方式选择拆装连接件200，使得减振体100的安装方式更加多样灵活。可选的，连接件200沿开孔1012进入空腔1011内，连接件200具有限位部的一端通过限位部与适配面贴合限位，连接件200的另一端沿连接孔1021伸出减振体100外以用于减振体200外接安装。
[0053]
参见图1至图4，在一实施例中，空腔1011的覆盖区域大于开孔1012在空腔1011内的投影，即空腔1011的轮廓大于开孔1012的孔径，以便保证连接件安装时的操作空间。可选的，空腔1011设置在主体部101的中心。可选的，空腔1011可以为球状空腔、棱边形空腔或为其它形状的空腔；作为本实施例的优选，空腔1011为球状空腔，便于生产制造，提高模态分析结果的准确性，从而确保减振器的性能检测准确，保证了产品质量。进一步的，空腔1011的直径大于开孔1012的孔径，便于连接件200的安装操作。
[0054]
参见图1、图7和图8，在一些实施例中，主体部101可以为旋成体，例如可以为球状结构、柱状结构或其它形状的旋成体。
[0055]
可选的，参见图1，主体部101为球状结构，主体部101的外侧壁为外凸的弧形面。
[0056]
可选的，参见图7和图8，主体部101为柱状结构。参见图8，根据减振体100的刚度需求，主体部101的外侧壁可以为内凹的弧形面，有利于降低减振体100的刚度。进一步的，主体部101可以为圆柱状、长方体、椭圆体、圆台状或其它形状的柱状结构。
[0057]
参见图1、图7和图8，在一些实施例中，减振体100能够弹性形变，减振体100可以由弹性材料制成，使得减振体100具有一定的弹性形变性能。可选的，减振体100可以由橡胶制成。可选的，减振体100可以一体注塑成型，使得固定部与主体部为一体式结构，结构稳定可靠，生产制造简单方便，成本低。
[0058]
参见图1至图8，在一些实施例中，本技术还提供一种惯性测量单元，惯性测量单元包括上述任一实施例中减振器。可选的，惯性测量单元还包括惯导传感装置300，惯导传感装置300包括微型陀螺仪和微型加速度计，惯导传感装置300可以通过减振体100与机器人连接或与飞行器的机体连接，以实现惯性测量单元的减振。
[0059]
参见图5，在一实施例中，当减振体100外接的安装面设有安装孔时，减振体100可以通过卡槽103与安装孔卡接，安装时，固定部102受力变形穿过安装孔后恢复形变使得卡槽103与安装孔配合固定减振体100。
[0060]
参见图6，在一实施例中，当减振体100外接的安装面上设置的安装孔为螺纹孔时，减振体100通过连接件200外接，连接件200从开孔1012进入空腔1011内，连接件200具有限位部的一端通过限位部与适配面贴合限位，连接件200的另一端穿过连接孔1021和安装孔螺纹连接，并通过螺母锁紧，采用连接件外接时，安装面位于固定部102和螺母之间，通过螺母将减振体100安装面装配连接，连接牢固可靠。
[0061]
本技术的减振器及惯性测量单元，通过在减振体上设置开孔来削减减振体的刚度，尤其是减振体的纵向刚度削减后，有利于满足小型精密仪器的减振需求，并且能够适应不同安装需求，既能通过卡槽与安装孔外接装配，又能通过连接件与安装孔外接装配，装配方式更加多样灵活，适用范围广。
[0062]
在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0063]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。