一種被動隨動液壓機器人迴轉關節的製作方法

2023-09-10 16:54:40

本發明屬於機器人關節技術領域，具體涉及一種被動隨動液壓機器人迴轉關節。

背景技術：

液壓轉角伺服技術是將液壓與電機技術相結合，利用各自的優點，用電機的小力矩直接驅動閥芯使閥口打開，讓高壓油作用在閥體上，進而得到大輸出力矩。液壓轉角自伺服閥是液壓控制系統中的核心元件，其具有精度高、反應快的特點，在高精度的機電一體化系統、航空航天機載驅動系統、大型試驗設備中有著廣泛的應用，因而得到國內外科技人員的關注。

人機物理接觸安全性會成為交互機器人的必備特性，目前人機物理接觸力超限抑制以力傳感器主動脫離接觸為主，而主動控制不能第一時間對碰撞接觸力進行抑制，現有被動柔順臂不具有被動隨動特性，使得對碰撞接觸力第一時間抑制效果也不佳，沒法兼顧安全性和運動性能；因此，有必要設計一種兼顧被動與隨動特性的液壓機器人迴轉關節來提高液壓機器人關節對碰撞接觸力第一時間抑制效果。

技術實現要素：

針對現有技術存在的問題，本發明為解決現有技術中存在的問題採用的技術方案如下：

一種被動隨動液壓機器人迴轉關節，包括液壓轉角自伺服柔順隨動機構和與前關節連接的迴轉傳動機構，其特徵在於：所述的液壓轉角自伺服柔順隨動機構包括缸體2、閥套3、閥芯16、閥體13、左端蓋1和右端蓋12，所述的左端蓋1和右端蓋12分別安裝設置在缸體2的左右兩端，閥體13同中心地安裝在缸體圓柱形空腔28內，閥體13的右端輸出軸伸出右端蓋12，所述的閥芯16右端為閥芯力矩傳遞軸66，閥芯力矩傳遞軸66向右延伸穿過閥體13右端；

所述的迴轉傳動機構包括託盤11、穩定環4、隨動盤5、前關節力矩傳遞盤7和穩定支撐輪機構9，所述的託盤11和穩定環4組成託盤機構，託盤機構同中心地安裝在閥體13右端輸出軸外側止口上，隨動盤5同中心地安裝在閥體13右端的輸出軸上，隨動盤5和託盤機構之間同中心地裝有推力球軸承10，隨動盤5右端同中心地裝有兩個深溝球軸承6，閥體13右端端部裝有固定螺母8，閥芯16右端同中心地裝有前關節力矩傳遞盤7，前關節力矩傳遞盤7上中心對稱地裝有四個穩定支撐輪機構9，四個穩定支撐輪機構9的穩定輪分別安裝於開設在穩定環4上的四個穩定槽內；

所述託盤11和穩定環4通過螺釘連接，託盤機構、推力球軸承10、隨動盤5和深溝球軸承6軸向通過閥體13輸出軸上的軸肩和閥體13右端端部的固定螺母8固定，託盤機構周向通過託盤凸止口56與閥體13輸出軸上的閥體凹止口33配合固定，前關節力矩傳遞盤7凹止口與閥芯16的凸止口56過渡配合，穩定支撐輪機構9通過螺栓固定在前關節力矩傳遞盤上；

所述閥體13同中心地安裝在缸體圓柱形空腔28內，閥體13左右兩端同中心地裝有兩個深溝球軸承15，左端深溝球軸承同中心地固定在缸體左軸承槽25內，右端深溝球軸承同中心地固定在缸體右軸承槽29內；

所述缸體2內壁的正上部裝有固定擋塊18，固定擋塊18與閥體13為動配合；閥體圓柱形空腔34的外壁設有葉片22，葉片22與缸體2為動配合；

所述閥套3同中心地安裝在閥體圓柱形空腔34內，閥套3的左端面與閥體13的左端面通過圓柱銷固定在一起，閥芯16右端穿過閥套3同中心地安裝在閥體圓柱形空腔34內，閥芯16左端和右端分別裝有兩個推力球軸承14；

所述左端蓋1的上方和下方對應的設有左端蓋低壓油通道63和左端蓋高壓油通道24，左端蓋低壓油通道63的出口為低壓油出口t，左端蓋高壓油通道24的入口為高壓油入口p，左端蓋低壓油通道63圓心和左端蓋高壓油通道24的圓心與左端蓋1圓心連線的夾角為150°；

所述缸體2上部沿徑向方向設有缸體第一低壓油通道26，沿軸向方向設有缸體第二低壓油通道27，缸體第一低壓油通道26和缸體第二低壓油通道27相通，缸體第二低壓油通道27與左端蓋低壓油通道63相通；缸體2的下部沿軸向方向設有缸體高壓油通道21，缸體高壓油通道21與左端蓋高壓油通道24相通；

所述缸體第一低壓油通道26的入口與缸體低壓油環形槽32相通，缸體低壓油環形槽32與閥體上第一低壓油通道17和閥體下第一低壓油通道23相通，第一徑向低壓油通道上下兩個部分與閥套左t口40相通，閥套左t口40與閥芯第一環狀凸臺上48的矩形槽相通，閥芯第一環狀凸臺48上的矩形槽與閥套左a口41相通，閥套左a口41通過閥體的第一矩形閥口38與對應的第一工作腔相通54；

所述缸體第二低壓油通道27的入口與閥體低壓油環形槽37相通，閥體低壓油環形槽37與閥體第二低壓油通道19相通，閥體第二低壓油通道19與閥套右t口47相通，閥套右t口47與閥芯16的第四環狀凸臺51上的矩形槽相通，閥芯16的第四環狀凸臺51上的矩形槽與閥套右b口46相通，閥套右b口46通過閥體13的第二矩形閥口39與對應的第二工作腔55相通；

所述缸體高壓油通道21的出口與閥體高壓油環形槽36相通，閥體高壓油環形槽36與閥體折線形高壓油通道20相通，閥體折線形高壓油通道20與閥套左p口43和閥套右p口44分別相通，閥套左p口43與閥芯第二環狀凸臺49上的矩形槽相通，閥芯第二環狀凸臺49上的矩形槽與閥套右a口42相通，閥套右a口42通過閥體第一矩形閥口38與對應的第一工作腔54相通；

所述閥套右p口44與閥芯第三環狀凸臺50上的矩形槽相通，閥芯第三環狀凸臺50上的矩形槽與閥套左b口45相通，閥套左b口45通過閥體的第二矩形閥口39與對應的第二工作腔55相通；

所述閥體13自左到右依次由空心圓柱體、葉片22、圓柱體凸臺和閥體輸出軸組成；圓柱體的外徑與缸體圓形孔31內徑的名義尺寸相同，圓柱體內部開有閥體圓柱形空腔34和閥體軸承槽35，閥體圓柱形空腔34內徑與閥套3外徑的名義尺寸相同，閥體圓柱形空腔34左端開有兩個尺寸相同的半圓形圓柱銷孔，兩個銷孔呈180°分布，圓柱體的左端圓柱面開有兩個閥體密封槽，缸體低壓油環形槽37在閥體13左端的兩個密封槽之間，密封槽之間設有閥體上第一低壓油通道17和閥體下第一低壓油通道23；

所述圓柱體的外壁下方設有葉片22，葉片22長度為缸體圓柱形空腔28的長度與閥體13的圓柱體凸臺的長度之差，葉片22的上下弧面差為缸體圓柱形空腔28的內徑與閥體13的圓柱體外徑差的一半；葉片22的下弧面中心處沿軸線方向設有條狀密封槽，條狀密封槽與葉片22的長度相等，條狀密封槽嵌有葉片密封條；

所述圓柱體凸臺的外徑與缸體圓柱形空腔28內徑的名義尺寸相同，圓柱體凸臺的圓柱面開有三個閥體密封槽，左側和中間的閥體密封槽間開有閥體低壓油環形槽37和閥體第二低壓油通道19，中間和右側的閥體密封槽間開有閥體高壓油環形槽36和閥體折線型高壓油通道20；

靠近圓柱體凸臺的空心圓柱體上設有第二矩形閥口39，在靠近左側閥體密封槽的空心圓柱體上設有第一矩形閥口38，第一矩形閥口38和第二矩形閥口39尺寸相同；

所述閥體折線型高壓油通道20口的素線位於第二矩形閥口39中心的素線和第一矩形閥口38中心的素線的正中間，第二矩形閥口39中心的素線和第一矩形閥口38中心的素線的夾角為θ，其大小為

式(1)中：b1為葉片內壁的弧長；b2為矩形閥口在空心圓柱體上的弧長；r為空心圓柱體的外徑；

閥體13內部同中心地設有通孔，通孔直徑略大於閥芯力矩傳遞軸66直徑，通孔左端與閥體軸承槽35相通，輸出軸右端外壁中心對稱地設有兩個閥體凹止口33，閥體13右端通孔內側開設有內螺紋，與螺母8上外螺紋旋合連接。

所述閥芯16自左到右設有圓柱體、第一環狀凸臺48、第二環狀凸臺49、第三環狀凸臺50、第四環狀凸臺51，第五環狀凸臺52和閥芯力矩傳遞軸66，第一環狀凸臺48、第二環狀凸臺49、第三環狀凸臺50和第四環狀凸臺51的右側邊分別開有兩個尺寸相同的矩形槽，兩個矩形槽呈180°分布，每兩個矩形槽位於各自的同一個圓周線上；第一環狀凸臺48的兩個矩形槽中心線和第三環狀凸臺50的兩個矩形槽中心線分別軸心對稱的位於兩條素線上，第二環狀凸臺49的兩個矩形槽中心線和第四環狀凸臺51的兩個矩形槽中心線分別位於軸心對稱的另兩條素線上，每條素線相差90°；

所述閥芯16左端圓柱體直徑等於推力球軸承14的內徑，略小於左端蓋1中心孔的直徑，閥芯16右端為閥芯力矩傳遞軸66，閥芯力矩傳遞軸66直徑略小於閥體13右端通孔的直徑，閥芯力矩傳遞軸66右端末端設有凸止口53；

所述閥套3由六個環狀凸臺和五個凹槽組成，環狀凸臺和凹槽交替布置；閥套左端環狀凸臺開有兩個半圓形圓柱銷孔，兩個銷孔呈180°布置；第一個凹槽和第五個凹槽上分別開有兩個矩形口，兩個矩形口呈180°布置，第一個凹槽上的兩個矩形口為閥套左t口40，第五個凹槽上的兩個矩形口為閥套右t口47；閥套3中間的三個凹槽的左邊和右邊分別開有一組矩形口，每組矩形口由兩個相互呈180°布置的矩形口組成；五個凹槽上的矩形口尺寸相同，五個凹槽上的矩形口中心線均位於各自對應的同一素線上，五個凹槽上的矩形口的尺寸與閥芯16上四個凸臺的矩形槽尺寸相同；

閥套3中間三個凹槽上左邊的每組矩形口的左側面與相鄰環狀凸臺的右側面為同一平面，中間三個凹槽上的右邊的每組矩形口的右側面與相鄰環狀凸臺的左側面為同一平面；閥套3中間的六組矩形口從左到右依次為閥套左a口41、閥套右a口42、閥套左p口43、閥套右p口44、閥套左b口45和閥套右b口46。

所述固定擋塊18分為固定擋塊上部弧形擋片和固定擋塊下部弧形錐臺狀擋塊兩個部分，固定擋塊上部的軸向長度為缸體圓柱形空腔28的長度與閥體13圓柱形凸臺的長度之差，固定擋塊下部弧形錐臺的上下弧面差為缸體2外徑與閥體13圓柱體外徑差的一半；固定擋塊18的下弧面中心處沿軸線方向設有條狀密封槽，條狀密封槽與固定擋塊18的長度相等，條狀密封槽嵌有擋塊密封條。

所述右端蓋12蓋體中心圓孔兩側徑向對稱開設有環狀密封條槽57，環狀密封條槽57內嵌有環狀密封條。

所述託盤機構由圓盤形託盤11和穩定環4通過螺栓連接組成，託盤11中心開設通孔，通孔上對稱地設有兩個託盤凸止口56，託盤凸止口56與閥體13輸出軸上的凹止口33位置相對應，穩定環4右端設有周向等距對稱開設的四個輪槽64和周向等距對稱開設的四個擋塊65，每個擋塊64與相鄰的輪槽65呈45°角間隔布置。

所述隨動盤5為階梯形圓柱體，隨動盤5內部分為三個圓柱腔體，左端腔體、中部第一圓柱形空腔58和右端第二圓柱形空腔59，第一圓柱形空腔58的直徑與深溝球軸承6的外壁周向直徑相同，第一圓柱形空腔58的長度等於兩個深溝球軸承6的長度，第二圓柱形空腔59的直徑大於第一圓柱形空腔58的直徑，第二圓柱形空腔59的長度為第一圓柱形空腔58右端到前關節力矩傳遞盤7左端的距離。

所述前關節力矩傳遞盤7為圓盤形，圓盤中心開設有凹止口，前關節力矩傳遞盤7周向中心對稱地開有四對螺栓孔和四個凹止口，每隊螺栓孔對稱分布在一個凹止口兩側。

所述穩定支撐輪機構9包括支撐輪60、支撐板61和彈簧62，所述的支撐輪60包括左側滑輪、中段滑杆和右端凸止口，支撐輪60上左側滑輪的直徑與穩定環4上輪槽直徑相同，支撐輪60中段滑杆上套設有彈簧62，所述支撐板61中部開孔套設在支撐輪60中段滑杆上，支撐板61兩端對稱開設有螺栓孔，支撐輪60右端凸止口與前關節力矩傳遞盤7上凹止口尺寸相同，止口之間採用間隙配合，支撐板61上的螺栓孔與前關節力矩傳遞盤7上對應的凹止口兩側的螺栓孔相配合。

採用上述技術方案，當前關節力矩傳遞盤7端的力傳遞到關節上超過安全指標時，連接閥芯16的穩定支撐輪機構9與連接閥體13右端輸出軸的託盤機構上的穩定環4分離，前關節力矩傳遞盤7帶動閥芯16轉動，由於自伺服機理，閥芯16的傳動力傳遞給閥體13，使得閥體13的輸出軸被動跟隨運動，從而使機構向降低衝擊力的方向運動。

裝置總高壓油進口p通過左端蓋高壓油通道24進入缸體高壓油通道，然後進入閥體高壓油環形槽36，再進入閥體折線形高壓油通道20，最後進入閥套左p口43和閥套右p口44。

當閥芯16相對於閥套3逆時針旋轉時，高壓油由閥套左p口43進入閥芯16的第二環狀凸臺48上的矩形槽，接著進入閥套右a口42，最後通過閥體13的第一矩形閥口38進入第一工作腔54，推動葉片22逆時針旋轉，使閥體13跟隨閥芯16運動，第二工作腔55的低壓油則通過閥體13的第二矩形閥口39進入閥套右b口46，再進入閥芯16的第四環狀凸臺上51的矩形槽，最後進入閥套右t口52。

當閥芯16相對於閥套3順時針旋轉時，高壓油由閥套右p口44進入閥芯16的第三環狀凸臺50上的矩形槽，接著進入閥套左b口45，最後通過閥體13的第二矩形閥口39進入第二工作腔55，推動葉片22順時針旋轉，使閥體13跟隨閥芯16運動，第一工作腔54的低壓油則通過閥體13的第一矩形閥口38進入閥套左a口41，再進入閥芯16的第一環狀凸臺上48的矩形槽，最後進入閥套左t口40。

閥套左t口40的低壓油通過閥體上第一低壓油通道17和閥體下第一低壓油通道23進入缸體低壓油環形槽36，再進入缸體第一低壓油通道26，再經過左端蓋低壓油通道63進入低壓油出口t逐步回流；閥套右t口47的低壓油則通過閥體第二低壓通道19進入閥體低壓油環形槽37，再經過缸體第二低壓油通道27進入左端蓋低壓油道63，最後通過低壓油出口t逐步回流。

當閥套左a口41與第一工作腔54相通時，閥套左b口45則與第二工作腔55相通，閥套右a口42和閥套右b口46則與第一工作腔54和第二工作腔55均不相通；當閥套右a口42與第一工作腔54相通時，閥套右b口46與第二工作腔相通55，閥套左a口42和閥套左b口45則與第一工作腔54和第二工作腔55均不相通。除上述情況外，閥套閥口與第一工作腔54和第二工作腔55均不相通。

當衝擊力消失後機構又恢復到穩定支撐狀態。

在傳統的工業應用中，機器人一般進行裝配、噴漆和弧焊等作業，需要研究的物理接觸較少，人們主要關注機器人的位置控制問題。但隨著機器人應用範圍的拓展，涉及與環境間的物理接觸越來越多，問題也越來越突出。現有人機物理交互對接觸力超限抑制以力傳感器檢測，主動脫離接觸為主，而有些碰撞接觸在主動控制還沒來得及反應前，碰撞的不利後果已經形成，這就需要能在碰撞第一時間對碰撞接觸力進行抑制；現有研究沒有將關節柔順性和被動隨動特性結合來對碰撞接觸力進行抑制，同時機器人關節對碰撞接觸力抑制效果不佳。

與現有技術相比，本發明公開的被動隨動液壓機器人迴轉關節具有隨動特性和多級柔順度，在遭遇意外碰撞時能快速切換到低剛度模式，使整個機構脫離危險，危險解除後再回到高剛度模式，該機構具有人機物理接觸被動柔順安全性。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是圖1的a-a剖面示意圖；

圖3是左端蓋的左視圖；

圖4是圖3的b-b剖面示意圖；

圖5是缸體的左視圖；

圖6是圖5的c-c剖面示意圖；

圖7是閥體的左視圖；

圖8是圖7的d-d剖面示意圖；

圖9是閥體的主視圖；

圖10是閥體的仰視圖；

圖11是閥套的俯視圖；

圖12是圖11的e-e剖面示意圖；

圖13是閥芯的俯視圖；

圖14是圖13的f-f剖面示意圖；

圖15是圖1的g-g剖面示意圖；

圖16是圖1的h-h剖面示意圖；

圖17是託盤的左視圖；

圖18是圖17的i-i剖面示意圖；

圖19是穩定環的一種立體結構示意圖；

圖20是右端蓋的左視圖；

圖21是圖20的j-j剖面示意圖；

圖22是隨動環的右視圖；

圖23是圖22的k-k剖面示意圖；

圖24是前關節力矩傳遞盤的一種立體結構試圖；

圖25是穩定支撐輪機構的結構示意圖：

圖26是圖25的l-l剖面示意圖；

其中：左端蓋1，缸體2，閥套3，穩定環4，隨動盤5，深溝球軸承6，前關節力矩傳遞盤7，固定螺母8，穩定支撐輪機構9，推力球軸承10，託盤11，右端蓋12，閥體13，推力球軸承14，深溝球軸承15，閥芯16，閥體上第一低壓油通道17，固定擋塊18，閥體第二低壓油通道19，閥體折線形高壓油通道20，缸體高壓油通道21，葉片22，閥體下第一低壓油通道23，左端蓋高壓油通道24，缸體左軸承槽25，缸體第一低壓油通道26，缸體第二低壓油通道27，缸體圓柱形空腔28，缸體右軸承槽29，缸體高壓油通道30，缸體圓形孔31，缸體低壓油環形槽32，閥體凹止口33，閥體圓柱形空腔34，閥體軸承槽35，閥體高壓油環形槽36，閥體低壓油環形槽37，第一矩形閥口38，第二矩形閥口39，閥套左t口40，閥套左a口41，閥套右a口42，閥套左p口43，閥套右p口44，閥套左b口45，閥套右b口46，閥套右t口47，第一環狀凸臺48，第二環狀凸臺49，第三環狀凸臺50，第四環狀凸臺51，第五環狀凸臺52，閥芯凸止口53，第一工作腔54，第二工作腔55，託盤凸止口56，環狀密封條槽57，第一圓柱形空腔58，第二圓柱形空腔59，支撐板60，支撐輪61，彈簧62，左端蓋低壓油通道63，輪槽64，擋塊65，閥芯力矩傳遞軸66。

具體實施方式

下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明，如圖1-2所示，一種被動隨動液壓機器人迴轉關節，包括液壓轉角自伺服柔順隨動機構和與前關節連接的迴轉傳動機構，其特徵在於：所述的液壓轉角自伺服柔順隨動機構包括缸體2、閥套3、閥芯16、閥體13、左端蓋1和右端蓋12，所述的左端蓋1和右端蓋12分別安裝設置在缸體2的左右兩端，閥體13同中心地安裝在缸體圓柱形空腔28內，閥體13的右端輸出軸伸出右端蓋12，所述的閥芯16右端為閥芯力矩傳遞軸66，閥芯力矩傳遞軸66向右延伸穿過閥體13右端；

所述的迴轉傳動機構包括託盤11、穩定環4、隨動盤5、前關節力矩傳遞盤7和穩定支撐輪機構9，所述的託盤11和穩定環4組成託盤機構，託盤機構同中心地安裝在閥體13右端輸出軸外側止口上，隨動盤5同中心地安裝在閥體13右端的輸出軸上，隨動盤5和託盤機構之間同中心地裝有推力球軸承10，隨動盤5右端同中心地裝有兩個深溝球軸承6，閥體13右端端部裝有固定螺母8，閥芯16右端同中心地裝有前關節力矩傳遞盤7，前關節力矩傳遞盤7上中心對稱地裝有四個穩定支撐輪機構9，四個穩定支撐輪機構9的穩定輪分別安裝於開設在穩定環4上的四個穩定槽內。

如圖1所示，所述託盤11和穩定環4通過螺釘連接，託盤機構、推力球軸承10、隨動盤5和深溝球軸承6軸向通過閥體13輸出軸上的軸肩和閥體13右端端部的固定螺母8固定，託盤機構周向通過託盤凸止口56與閥體13輸出軸上的閥體凹止口33配合固定，前關節力矩傳遞盤7凹止口與閥芯16的凸止口56過渡配合，穩定支撐輪機構9通過螺栓固定在前關節力矩傳遞盤上。

如圖2所示，閥體13同中心地安裝在缸體圓柱形空腔28內，閥體13左右兩端同中心地裝有兩個深溝球軸承15，左端深溝球軸承同中心地固定在缸體左軸承槽25內，右端深溝球軸承同中心地固定在缸體右軸承槽29內；缸體2內壁的正上部裝有固定擋塊18，固定擋塊18與閥體13為動配合；閥體圓柱形空腔34的外壁設有葉片22，葉片22與缸體2為動配合；閥套3同中心地安裝在閥體圓柱形空腔34內，閥套3的左端面與閥體13的左端面通過圓柱銷固定在一起，閥芯16右端穿過閥套3同中心地安裝在閥體圓柱形空腔34內，閥芯16左端和右端分別裝有兩個推力球軸承14。

如圖2、圖4和圖6所示，左端蓋1的上方和下方對應的設有左端蓋低壓油通道63和左端蓋高壓油通道24，左端蓋低壓油通道63的出口為低壓油出口t，左端蓋高壓油通道24的入口為高壓油入口p，左端蓋低壓油通道63圓心和左端蓋高壓油通道24的圓心與左端蓋1圓心連線的夾角為150°。

如圖2-16所示，缸體2的上部沿徑向方向設有缸體第一低壓油通道26，沿軸向方向設有缸體第二低壓油通道27，缸體第一低壓油通道26和缸體第二低壓油通道27相通，缸體第二低壓油通道27與左端蓋低壓油通道63相通；缸體2的下部沿軸向方向設有缸體高壓油通道21，缸體高壓油通道21與左端蓋高壓油通道24相通。

如圖2-16所示，缸體第一低壓油通道26的入口與缸體低壓油環形槽32相通，缸體低壓油環形槽32與閥體上第一低壓油通道17和閥體下第一低壓油通道23相通，第一徑向低壓油通道上下兩個部分與閥套左t口40相通，閥套左t口40與閥芯第一環狀凸臺上48的矩形槽相通，閥芯第一環狀凸臺48上的矩形槽與閥套左a口41相通，閥套左a口41通過閥體的第一矩形閥口38與對應的第一工作腔相通54。

如圖2-16所示，缸體第二低壓油通道27的入口與閥體低壓油環形槽37相通，閥體低壓油環形槽37與閥體第二低壓油通道19相通，閥體第二低壓油通道19與閥套右t口47相通，閥套右t口47與閥芯16的第四環狀凸臺51上的矩形槽相通，閥芯16的第四環狀凸臺51上的矩形槽與閥套右b口46相通，閥套右b口46通過閥體13的第二矩形閥口39與對應的第二工作腔55相通。

如圖2-16所示，缸體高壓油通道21的出口與閥體高壓油環形槽36相通，閥體高壓油環形槽36與閥體折線形高壓油通道20相通，閥體折線形高壓油通道20與閥套左p口43和閥套右p口44分別相通，閥套左p口43與閥芯第二環狀凸臺49上的矩形槽相通，閥芯第二環狀凸臺49上的矩形槽與閥套右a口42相通，閥套右a口42通過閥體第一矩形閥口38與對應的第一工作腔54相通。

如圖11和圖13所示，閥套右p口44與閥芯第三環狀凸臺50上的矩形槽相通，閥芯第三環狀凸臺50上的矩形槽與閥套左b口45相通，閥套左b口45通過閥體的第二矩形閥口39與對應的第二工作腔55相通。

如圖9所示，閥體13自左到右依次由空心圓柱體、葉片22、圓柱體凸臺和閥體輸出軸組成；圓柱體的外徑與缸體圓形孔31內徑的名義尺寸相同，圓柱體內部開有閥體圓柱形空腔34和閥體軸承槽35，閥體圓柱形空腔34內徑與閥套3外徑的名義尺寸相同，閥體圓柱形空腔34左端開有兩個尺寸相同的半圓形圓柱銷孔，兩個銷孔呈180°分布，圓柱體的左端圓柱面開有兩個閥體密封槽，缸體低壓油環形槽37在閥體13左端的兩個密封槽之間，密封槽之間設有閥體上第一低壓油通道17和閥體下第一低壓油通道23；

圓柱體的外壁下方設有葉片22，葉片22長度為缸體圓柱形空腔28的長度與閥體13的圓柱體凸臺的長度之差，葉片22的上下弧面差為缸體圓柱形空腔28的內徑與閥體13的圓柱體外徑差的一半；葉片22的下弧面中心處沿軸線方向設有條狀密封槽，條狀密封槽與葉片22的長度相等，條狀密封槽嵌有葉片密封條；

圓柱體凸臺的外徑與缸體圓柱形空腔28內徑的名義尺寸相同，圓柱體凸臺的圓柱面開有三個閥體密封槽，左側和中間的閥體密封槽間開有閥體低壓油環形槽37和閥體第二低壓油通道19，中間和右側的閥體密封槽間開有閥體高壓油環形槽36和閥體折線型高壓油通道20；

靠近圓柱體凸臺的空心圓柱體上設有第二矩形閥口39，在靠近左側閥體密封槽的空心圓柱體上設有第一矩形閥口38，第一矩形閥口38和第二矩形閥口39尺寸相同；

閥體折線型高壓油通道20口的素線位於第二矩形閥口39中心的素線和第一矩形閥口38中心的素線的正中間，第二矩形閥口39中心的素線和第一矩形閥口38中心的素線的夾角為θ，其大小為

式(1)中：b1為葉片內壁的弧長；b2為矩形閥口在空心圓柱體上的弧長；r為空心圓柱體的外徑；

閥體13內部同中心地設有通孔，通孔直徑略大於閥芯力矩傳遞軸66直徑，通孔左端與閥體軸承槽35相通，輸出軸右端外壁中心對稱地設有兩個閥體凹止口33。

如圖8所示，閥體13內部同中心地設有通孔，通孔直徑略大於閥芯力矩傳遞軸66，通孔左端與閥體軸承槽35相通，輸出軸右端外壁中心對稱地設有兩個閥體凹止口33，閥體13右端通孔內側開設有內螺紋，螺母8內部中空，與閥芯力矩傳遞軸66間隙配合，螺母外部螺紋與閥體13內側螺紋旋合連接，使得螺母8固定在閥體13右側端，通過螺母外側端頭對安裝在閥體13外側壁的軸承和隨動盤等進行軸向限位。

如圖13和圖14所示，閥芯16自左到右設有圓柱體、第一環狀凸臺48、第二環狀凸臺49、第三環狀凸臺50、第四環狀凸臺51，第五環狀凸臺52和閥芯力矩傳遞軸66，第一環狀凸臺48、第二環狀凸臺49、第三環狀凸臺50和第四環狀凸臺51的右側邊分別開有兩個尺寸相同的矩形槽，兩個矩形槽呈180°分布，每兩個矩形槽位於各自的同一個圓周線上；第一環狀凸臺48的兩個矩形槽中心線和第三環狀凸臺50的兩個矩形槽中心線分別軸心對稱的位於兩條素線上，第二環狀凸臺49的兩個矩形槽中心線和第四環狀凸臺51的兩個矩形槽中心線分別位於軸心對稱的另兩條素線上，每條素線相差90°；

閥芯16左端圓柱體直徑等於推力球軸承14的內徑，略小於左端蓋1中心孔的直徑，閥芯16右端為閥芯力矩傳遞軸66，閥芯力矩傳遞軸66直徑略小於閥體13右端通孔的直徑，閥芯力矩傳遞軸66右端末端設有凸止口53。

如圖11和圖12所示，閥套3由六個環狀凸臺和五個凹槽組成，環狀凸臺和凹槽交替布置；閥套左端環狀凸臺開有兩個半圓形圓柱銷孔，兩個銷孔呈180°布置；第一個凹槽和第五個凹槽上分別開有兩個矩形口，兩個矩形口呈180°布置，第一個凹槽上的兩個矩形口為閥套左t口40，第五個凹槽上的兩個矩形口為閥套右t口47；閥套3中間的三個凹槽的左邊和右邊分別開有一組矩形口，每組矩形口由兩個相互呈180°布置的矩形口組成；五個凹槽上的矩形口尺寸相同，五個凹槽上的矩形口中心線均位於各自對應的同一素線上，五個凹槽上的矩形口的尺寸與閥芯16上四個凸臺的矩形槽尺寸相同；

閥套3中間三個凹槽上左邊的每組矩形口的左側面與相鄰環狀凸臺的右側面為同一平面，中間三個凹槽上的右邊的每組矩形口的右側面與相鄰環狀凸臺的左側面為同一平面；閥套3中間的六組矩形口從左到右依次為閥套左a口41、閥套右a口42、閥套左p口43、閥套右p口44、閥套左b口45和閥套右b口46。

如圖2和圖15所示，固定擋塊18分為固定擋塊上部弧形擋片和固定擋塊下部弧形錐臺狀擋塊兩個部分，固定擋塊上部的軸向長度為缸體圓柱形空腔28的長度與閥體13圓柱形凸臺的長度之差，固定擋塊下部弧形錐臺的上下弧面差為缸體2外徑與閥體13圓柱體外徑差的一半；固定擋塊18的下弧面中心處沿軸線方向設有條狀密封槽，條狀密封槽與固定擋塊18的長度相等，條狀密封槽嵌有擋塊密封條。

如圖1、圖20和圖21所示，右端蓋12蓋體中心圓孔兩側徑向對稱開設有環狀密封條槽57，環狀密封條槽57內嵌有環狀密封條。

如圖1、圖17、圖18和圖19所示，託盤機構由圓盤形託盤11和穩定環4通過螺栓連接組成，託盤11中心開設通孔，通孔上對稱地設有兩個託盤凸止口56，託盤凸止口56與閥體13輸出軸上的凹止口33位置相對應，穩定環4右端設有周向等距對稱開設的四個輪槽64和周向等距對稱開設的四個擋塊65，每個擋塊64與相鄰的輪槽65呈45°角間隔布置。

如圖22和圖23所示，隨動盤5為階梯形圓柱體，隨動盤5內部分為三個圓柱腔體，左端腔體、中部第一圓柱形空腔58和右端第二圓柱形空腔59，第一圓柱形空腔58的直徑與深溝球軸承6的外壁周向直徑相同，第一圓柱形空腔58的長度等於兩個深溝球軸承6的長度，第二圓柱形空腔59的直徑大於第一圓柱形空腔58的直徑，第二圓柱形空腔59的長度為第一圓柱形空腔58右端到前關節力矩傳遞盤7左端的距離。

如圖24所示，前關節力矩傳遞盤7為圓盤形，圓盤中心開設有凹止口，前關節力矩傳遞盤7周向中心對稱地開有四對螺栓孔和四個凹止口，每隊螺栓孔對稱分布在一個凹止口兩側。

如圖25和圖26所示，穩定支撐輪機構9包括支撐輪60、支撐板61和彈簧62，所述的支撐輪60包括左側滑輪、中段滑杆和右端凸止口，支撐輪60上左側滑輪的直徑與穩定環4上輪槽直徑相同，支撐輪60中段滑杆上套設有彈簧62，所述支撐板61中部開孔套設在支撐輪60中段滑杆上，支撐板61兩端對稱開設有螺栓孔，支撐輪60右端凸止口與前關節力矩傳遞盤7上凹止口尺寸相同，止口之間採用間隙配合，支撐板61上的螺栓孔與前關節力矩傳遞盤7上對應的凹止口兩側的螺栓孔相配合。

採用上述技術方案，當前關節力矩傳遞盤7端的力傳遞到關節上超過安全指標時，連接閥芯16的穩定支撐輪機構9與連接閥體13右端輸出軸的託盤機構上的穩定環4分離，前關節力矩傳遞盤7帶動閥芯16轉動，由於自伺服機理，閥芯16的傳動力傳遞給閥體13，使得閥體13的輸出軸被動跟隨運動，從而使機構向降低衝擊力的方向運動。

裝置總高壓油進口p通過左端蓋高壓油通道24進入缸體高壓油通道，然後進入閥體高壓油環形槽36，再進入閥體折線形高壓油通道20，最後進入閥套左p口43和閥套右p口44。

當閥芯16相對於閥套3逆時針旋轉時，高壓油由閥套左p口43進入閥芯16的第二環狀凸臺48上的矩形槽，接著進入閥套右a口42，最後通過閥體13的第一矩形閥口38進入第一工作腔54，推動葉片22逆時針旋轉，使閥體13跟隨閥芯16運動，第二工作腔55的低壓油則通過閥體13的第二矩形閥口39進入閥套右b口46，再進入閥芯16的第四環狀凸臺上51的矩形槽，最後進入閥套右t口52。

當閥芯16相對於閥套3順時針旋轉時，高壓油由閥套右p口44進入閥芯16的第三環狀凸臺50上的矩形槽，接著進入閥套左b口45，最後通過閥體13的第二矩形閥口39進入第二工作腔55，推動葉片22順時針旋轉，使閥體13跟隨閥芯16運動，第一工作腔54的低壓油則通過閥體13的第一矩形閥口38進入閥套左a口41，再進入閥芯16的第一環狀凸臺上48的矩形槽，最後進入閥套左t口40。

閥套左t口40的低壓油通過閥體上第一低壓油通道17和閥體下第一低壓油通道23進入缸體低壓油環形槽36，再進入缸體第一低壓油通道26，再經過左端蓋低壓油通道63進入低壓油出口t逐步回流；閥套右t口47的低壓油則通過閥體第二低壓通道19進入閥體低壓油環形槽37，再經過缸體第二低壓油通道27進入左端蓋低壓油道63，最後通過低壓油出口t逐步回流。

當閥套左a口41與第一工作腔54相通時，閥套左b口45則與第二工作腔55相通，閥套右a口42和閥套右b口46則與第一工作腔54和第二工作腔55均不相通；當閥套右a口42與第一工作腔54相通時，閥套右b口46與第二工作腔相通55，閥套左a口42和閥套左b口45則與第一工作腔54和第二工作腔55均不相通。除上述情況外，閥套閥口與第一工作腔54和第二工作腔55均不相通。

當衝擊力消失後機構又恢復到穩定支撐狀態。

本發明的保護範圍並不限於上述的實施例，顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變形而不脫離本發明的範圍和精神。倘若這些改動和變形屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍內，則本發明的意圖也包含這些改動和變形在內。