CN107255154A - 一种减振齿轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种减振齿轮，包括齿圈、支撑杆、轮毂、振动控制器；其特征在于，支撑杆内部为空心，支撑杆外表面上固定有贴片；贴片成对布置于支撑杆两侧；每对贴片的贴片中心连线与齿圈所在平面平行；位于支撑杆同一侧的贴片在贴片中心引出导线，导线在支撑杆靠近齿圈处纳入支撑杆内部，导线在支撑杆靠近轮毂一端连接至振动控制器；齿圈的弧形内表面有与支撑杆横截面匹配的齿圈接线孔；轮毂的弧形表面有与支撑杆横截面匹配轮毂接线孔；支撑杆安装于齿圈接线孔和轮毂接线孔之间；轮毂中心开有键槽。本发明将振动的闭环主动控制引入齿轮中,振动控制适应性强，实时性好，可用于构建振动噪声小的齿轮箱。

Description

一种减振齿轮

技术领域

本发明涉及一种齿轮，更具体的说是一种中高频域内可承受中小载荷的减振齿轮。

背景技术

作为工程机械传动系统的重要组成部分—齿轮传动,它凭借传动效率高、结构紧凑、传动比稳定和寿命长等优点得到了广泛的应用。然而，齿轮在工作时要进行高速的运转，会产生不同程度的振动与噪声问题，不仅会降低齿轮的传动精度和使用寿命，进而影响机械的工作精度和寿命，而且还会造成噪声污染，影响人们的身体健康。因此，提高齿轮减振降噪能力可实现机械使用精度，延长机械使用寿命，改善人们的工作环境。

近些年来，齿轮结构的振动噪声问题已被广泛关注。被动式齿轮通过优化齿轮内部结构安装形式，提高加工精度等方式来降低齿轮的振动噪声，使齿轮运转时啮合更加平稳。主动式齿轮通过改变齿轮系统的刚度和阻尼，产生次级力抵消初级振源力的影响。与主动式齿轮系统相比，被动式齿轮对原有系统只需进行简单结构修改即可，而且加工方便，运行可靠，成本较低。如现有的专利申请号CN201420575263.7公开的一种声子晶体减振齿轮，通过在齿轮轮体上加工多个圆孔，圆孔中填有阻尼柱，降低齿轮在传动过程中的振动噪声。专利申请号CN201410131578.0公开了一种二维准声子晶体减振齿轮，通过在轮辐式圆柱齿圈的轮毂处安装二维周期结构，实现对齿轮径向和扭转振动的抑制。改变齿轮结构形式虽然可以抑制齿轮振动，但无法实现对齿轮振动的主动控制。

发明内容

本发明目的在于提供一种可对齿轮横向振动进行主动控制的减振齿轮。

本发明是这样实现的：包括齿圈、支撑杆、轮毂；

支撑杆内部为空心，支撑杆外表面上固定有压电陶瓷贴片；压电陶瓷贴片成对布置于支撑杆两侧；每对压电陶瓷贴片的贴片中心连线与齿圈所在平面平行；位于支撑杆同一侧的压电陶瓷贴片在中心引出导线，导线在支撑杆靠近齿圈处纳入支撑杆内部；

齿圈的弧形内表面有与支撑杆横截面匹配的齿圈接线孔；轮毂的弧形表面有与支撑杆横截面匹配轮毂接线孔；支撑杆安装于齿圈接线孔和轮毂接线孔之间；

轮毂中心开有键槽；

本发明还可以包括：

1.支撑杆杆体为圆柱型，压电陶瓷贴片为圆弧压电陶瓷贴片；

2.每个支撑杆上有多对压电陶瓷贴片，沿杆体等距离分布；

3.齿圈接线孔和轮毂接线孔两侧的对称位置均开有凹槽；

本发明具有如下有益效果：

1.本发明在支撑杆上加装受控制器控制的压电陶瓷贴片，将振动的闭环主动控制引入齿轮中,振动控制适应性强，实时性好。

2.压电陶瓷贴片成对布置于支撑杆两侧，每对压电陶瓷贴片的贴片中心连线与齿圈所在平面平行，可大大降低齿圈向传动轴以及传动轴向齿圈啮合处的振动传递，可有效抑制齿轮受中小载荷时的振动。

3.本发明还可以用于构建的高速齿轮箱，降低高速齿轮箱的噪声，改善高速齿轮箱振动特性。

附图说明

图1本发明减振齿轮总体结构示意图；

图2为振动控制流程图；

图3为支撑杆引出导线示意图；

图4为齿圈示意图；

图5为轮辐示意图；

图6为含接线孔的齿圈内部结构图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述：

结合图1、图5和图6，本发明提供一种减振齿轮，包括齿圈1、支撑杆4、轮毂5；

支撑杆4的内部为空心，支撑杆4的外表面上固定有压电陶瓷贴片；压电陶瓷贴片成对布置于支撑杆两侧，左侧压电陶瓷贴片2，右侧压电陶瓷贴片3；每对压电陶瓷贴片的贴片中心连线与齿圈所在平面平行；位于支撑杆同一侧的压电陶瓷贴片在中心处引出导线，导线在支撑杆4靠近齿圈1处纳入支撑杆内部，导线在支撑杆靠近轮毂一端连接至电刷，电刷与齿轮外部振动控制器连接；振动控制器

支撑杆4优选为圆柱型；每个支撑杆上有多对压电陶瓷贴片，沿杆体等距离分布；压电陶瓷贴片与支撑杆4的链接可以用胶粘或者用法兰链接。

如图3所示，齿圈1的弧形内表面齿圈接线孔,轮毂的弧形表面有轮毂接线孔,齿圈接线孔和轮毂接线孔两侧的对称位置均开有凹槽，用于收纳支撑杆4外侧的导线。

支撑杆4安装于齿圈接线孔和轮毂接线孔之间，采用焊接或者螺纹连接。

轮毂5中心开有键槽6，如图4所示。

当轴与齿轮之间发生窜动时，左侧压电陶瓷贴片2将获得的电压信号通过采用直接反馈控制策略或PID控制传输给上右侧压电陶瓷贴片3，可实时改变上右侧压电陶瓷贴片3上的制动扭矩大小。

本发明原理是在齿轮轮辐处用对称连接压电陶瓷贴片的支撑杆4来代替，从而可将齿轮由于啮合激励导致的扭振转化为支撑杆4所受的弯曲振动，也可将由传动轴向齿轮传递的扭振转化为支撑杆的弯曲振动。在支撑杆4上分别对称连接可作为传感器与制动器的陶瓷弧贴片，当齿轮或传动轴的扭振转化为支撑杆的弯曲振动后，左侧压电陶瓷贴片2由于正压电效应，将感知弯曲变形量，此时起传感器功能，所获得的电压信号经过信号放大器放大，并经过滤波器与模/数转换器，通过计算机用PID或直接反馈控制等算法将电压信号传出，再经过数/模转换器接口转换，最后将电压信号加载到右侧压电陶瓷贴片3上，此时右侧压电陶瓷贴片3起制动器功能，这时压电陶瓷贴片由于逆压电效应，将产生一个与原来弯曲振动相反的弯矩的作用，从而可实现对支撑杆4弯曲振动的有效抑制。

应该说明的是以上实例仅用以说明本发明而非限制，本发明也并不仅限于上述举例。一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种减振齿轮，包括齿圈、支撑杆、轮毂；其特征在于，支撑杆内部为空心，支撑杆外表面上固定有压电陶瓷贴片；压电陶瓷贴片成对布置于支撑杆两侧；每对压电陶瓷贴片的贴片中心连线与齿圈所在平面平行；位于支撑杆同一侧的压电陶瓷贴片在贴片中心引出导线，导线在支撑杆靠近齿圈处纳入支撑杆内部；

齿圈的弧形内表面有与支撑杆横截面匹配的齿圈接线孔；轮毂的弧形表面有与支撑杆横截面匹配轮毂接线孔；支撑杆安装于齿圈接线孔和轮毂接线孔之间；轮毂中心开有键槽。

2.如权利要求1所述的一种减振齿轮，其特征在于，支撑杆杆体为圆柱型，压电陶瓷贴片为圆弧压电陶瓷贴片。

3.如权利要求1或2所述的一种减振齿轮，其特征在于，每个支撑杆上有多对压电陶瓷贴片，沿杆体等距离分布。

4.如权利要求1或2所述的一种减振齿轮，其特征在于，齿圈接线孔和轮毂接线孔两侧的对称位置均开有凹槽。

5.如权利要求3所述的一种减振齿轮，其特征在于，齿圈接线孔和轮毂接线孔两侧的对称位置均开有凹槽。