CN109027104A - 一种刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，包括由两个对称的半圆盘一体形成的圆盘和圆孔，在半圆盘设一个拨叉、V型槽、对称设置在所述V型槽两侧的两组圆弧槽，每组圆弧槽是由至少一个圆弧槽，在圆弧槽外套设有线圈，其内装填有磁流变液，且由下自上依次设有圆形密封圈、弧形锥弹簧、弧形活塞和O型密封圈；所述弧形锥弹簧的上端安装有弹簧安装片；在所述弧形活塞的上端通过拨叉活塞连接件与拨叉连接，弧形活塞内设有至少一个阻尼通孔，将圆弧槽内的磁流变液被弧形活塞分为上下两个液室。本发明通过对磁流变液的阻尼力的控制和弧形锥弹簧的变刚度特性的控制，使抗扭振结构在各种工况下都能调整到最合适的状态，确保其优良的减振性能。

Description

一种刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构
技术领域
本发明属于机械减震技术领域，涉及一种抗扭振结构，特别是涉及一种刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构。
背景技术
抗扭振结构是减振结构中的重要一种，其品质对系统零部件的减振、降噪和产品的平稳运行有着极其重要的影响。
抗扭振结构主要由弹性元件和阻尼元件等组成，弹簧元件通过降低传动系的首端扭转刚度，从而降低扭转系统的某阶固有频率，改变系统的固有振型，使之能避开由输入转矩主谐量激励引起的激励；阻尼元件用以有效耗散振动能量。抗扭振结构能够降低传动系扭振固有频率、抑制扭转共振相应的振幅、减弱传动系统的噪声。但是，研究发现，现有的抗扭振结构存在阻尼作用差、内部元件易老化、尺寸大和内部结构复杂等问题，并且现有的结构往往不能实现实时控制，一般都是处在被动调节的工况下，面对一些特殊工况，往往不能够满足实际工况的需求。
发明内容
为了解决现有抗扭振结构存在的问题，本发明公开了一种刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，通过对磁流变液的阻尼力的控制和弧形锥弹簧的变刚度特性的控制，使抗扭振结构在各种工况下都能调整到最合适的状态，确保其优良的减振性能。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明公开了一种刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，包括圆盘和设置在圆盘中心的圆孔，所述圆盘是由两个对称的半圆盘一体形成的，在每个半圆盘设有一个一端与所述圆孔铰接的拨叉、用于供拨叉左右摆动且限位拨叉的V型槽、对称设置在所述V型槽两侧的两组圆弧槽，每组圆弧槽内设有至少一个圆弧槽，在所述圆弧槽外套设有线圈，在所述圆弧槽内装填有磁流变液，且由下自上依次设有圆形密封圈、弧形锥弹簧、弧形活塞和O型密封圈；所述圆形密封圈与所述圆弧槽内径相一致，且所述圆形密封圈的下表面与所述圆弧槽底部相接触；所述圆形密封圈的上表面与所述弧形锥弹簧的下端固定连接，所述弧形锥弹簧的上端安装有弹簧安装片；在所述弧形活塞的上端通过拨叉活塞连接件与拨叉连接，所述O型密封圈与所述圆弧槽顶部相接触，且所述O型密封圈套设在所述拨叉活塞连接件外，用于对弧形锥弹簧进行限位，并实现圆弧槽和拨叉活塞连接件的密封；所述弧形活塞内设有至少一个阻尼通孔，并将圆弧槽内的磁流变液被弧形活塞分为上下两个液室，所述圆弧槽内的磁流变液通过线圈的电磁控制实现用可变阻尼力控制拨叉的角度变化，从而实现扭转减振效果。
作为一种优选实施方式，所述圆弧槽、弧形活塞、阻尼通孔和拨叉活塞连接件的弧度相一致，各自对应的圆心相同；较佳地，所述圆弧槽两侧径线的延长线通过所述圆孔，保证在弧形活塞转动过程中能与其紧密贴合。
进一步地，所述弧形锥弹簧下端直径大，上端直径小，且所述弹簧安装片所在平面的延展面通过圆盘圆心；所述弧形锥弹簧通过控制可变刚度特性控制拨叉的角度变化，实现扭转减振效果。
作为一种优选实施方式，所述线圈是由低电阻率的导线绕制而成的；优选地，所述圆盘、拨叉、弧形活塞、拨叉活塞连接件和弧形锥弹簧均由非铁磁性材料制成的。
进一步地，所述拨叉的一端通过球副与所述圆孔，具体地，在所述拨叉上设有半球形孔槽，所述拨叉活塞连接件上端与球副的一端连接，所述球副的另一端连接在所述半球形孔槽内。
进一步地，所述拨叉通过转动副与所述圆孔连接，具体地，在所述圆盘和拨叉中心开有通孔，通过销使拨叉和圆盘连接在一起形成转动副连接。
作为一种优选实施方式，每组圆弧槽是由一个大圆弧槽和一个小圆弧槽组成的，所述大圆弧槽和小圆弧槽的弧度相一致；当然，也可以根据实际情况调整圆弧槽的个数、布局和弧度，以及拨叉活塞连接件的长度。进一步地，所述大圆弧槽内弧形锥弹簧的自然伸长状态下的自由端与弧形活塞相接触，所述小圆弧槽内弧形锥弹簧的自然伸长状态下不与弧形活塞接触，实现分段调节的功能；且弧形锥弹簧的长度可以根据实际工况进行调整。
作为一种优选实施方式，所述弧形活塞内对称设有两个阻尼通孔。
所述圆盘内的四组圆弧槽上下左右对称分布，每组圆弧槽内的减振系统可通过协同工作或者单独工作，工作的方式主动控制拨叉的角度变化，实现扭转减振效果。单独工作时只有一个圆弧槽内的弧形锥弹簧和弧形活塞起作用，其他三个只有阻尼起作用。然后拨叉继续转动，则有一侧的两个弧形锥弹簧和弧形活塞都起作用，另外两个还是只有阻尼起作用。然后可以通过分别控制四个槽内的磁流变液进行控制。
本发明的工作原理为：当扭转减振器受到对拨叉的冲击时，由于拨叉通过拨叉活塞连接件与弧形活塞相连，而弧形活塞放置在充满磁流变液的圆弧槽内，所以冲击载荷通过拨叉传至本发明扭转减振器上，引起振动。
当受到较小的冲击时，可依靠圆弧槽内的减振系统的自身的特性实现减振。当受到较大的冲击力且减振系统自身的减振特性无法满足工况要求时，则根据工况选择性的来控制圆弧槽内合适数量的弹性系统和阻尼系统的弹力和阻尼力达到减振性能的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中半圆盘的结构示意图。
图2为本发明中拨叉的结构示意图。
图3为本发明中弧形活塞的结构示意图。
图4为本发明拨叉活塞连接件的结构示意图。
图中：1.半圆盘，2.拨叉，21. 半球形孔槽，3.O型密封圈，4.弧形活塞，5.阻尼通孔，6.线圈，7.圆弧槽Ⅰ，8.圆弧槽Ⅱ，9.圆形密封圈，10.磁流变液，11.弧形锥弹簧，12.圆弧槽Ⅲ，13.弹簧安装片，14.拨叉活塞连接件，15.圆弧槽Ⅳ，16.V型槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-4所示的刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，包括圆盘和设置在圆盘中心的圆孔，所述圆盘是由两个对称的半圆盘1一体形成的，在每个半圆盘1设有一个拨叉2、用于供拨叉2左右摆动且限位拨叉2的V型槽16、对称设置在所述V型槽16两侧的两组圆弧槽，所述拨叉2的一端通过球副与所述圆孔铰接，具体地，在所述拨叉2上设有半球形孔槽21，所述拨叉活塞连接件14上端与球副的一端连接，所述球副的另一端连接在所述半球形孔槽21内，每组圆弧槽是由一个大圆弧槽和一个小圆弧槽组成的，所述大圆弧槽和小圆弧槽的弧度相一致，所述大圆弧槽内弧形锥弹簧的自然伸长状态下的自由端与弧形活塞相接触，所述小圆弧槽内弧形锥弹簧的自然伸长状态下不与弧形活塞接触，实现分段调节的功能；如图1展示的圆弧槽Ⅰ、圆弧槽Ⅱ、圆弧槽Ⅲ和圆弧槽Ⅳ，在每个圆弧槽外套设有线圈6，在所述圆弧槽内装填有磁流变液10，且由下自上依次设有圆形密封圈9、弧形锥弹簧11、弧形活塞4和O型密封圈3；所述圆形密封圈9与所述圆弧槽内径相一致，且所述圆形密封圈9的下表面与所述圆弧槽底部相接触；所述圆形密封圈9的上表面与所述弧形锥弹簧11的下端固定连接，所述弧形锥弹簧11的上端安装有弹簧安装片13；在所述弧形活塞4的上端通过拨叉活塞连接件14与拨叉2连接，所述O型密封圈3与所述圆弧槽顶部相接触且固定，且所述O型密封圈3套设在所述拨叉活塞连接件14外，用于对弧形锥弹簧11进行限位，并实现圆弧槽和拨叉活塞连接件14的密封；所述弧形活塞4内设有两个阻尼通孔5，并将圆弧槽内的磁流变液10被弧形活塞4分为上下两个液室，所述圆弧槽内的磁流变液10通过线圈6的电磁控制实现用可变阻尼力控制拨叉的角度变化，从而实现扭转减振效果。
其中，所述圆弧槽Ⅰ7、圆弧槽Ⅱ8、圆弧槽Ⅲ12、圆弧槽Ⅳ15、弧形活塞4、阻尼通孔5和拨叉活塞连接件14的弧度相一致，各自对应的圆心相同，所述圆弧槽两侧径线的延长线通过所述圆孔，保证在弧形活塞4转动过程中能与其紧密贴合。
所述弧形锥弹簧11下端直径大，上端直径小，且所述弹簧安装片13所在平面的延展面通过圆盘圆心；所述弧形锥弹簧11通过控制可变刚度特性控制拨叉2的角度变化，实现扭转减振效果。
所述线圈6是由低电阻率的导线绕制而成的；所述圆盘、拨叉2、弧形活塞4、拨叉活塞连接件14和弧形锥弹簧11均由非铁磁性材料制成的。
实施例2
一种刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，包括圆盘和设置在圆盘中心的圆孔，所述圆盘是由两个对称的半圆盘1一体形成的，在每个半圆盘1设有一个拨叉2、用于供拨叉2左右摆动且限位拨叉2的V型槽16、对称设置在所述V型槽16两侧的两组圆弧槽，所述拨叉2的一端通过球副与所述圆孔铰接，具体地，在所述拨叉2上设有半球形孔槽21，所述拨叉活塞连接件14上端与球副的一端连接，所述球副的另一端连接在所述半球形孔槽21内，每组圆弧槽是由大中小三个圆弧槽等间距排列组成的，所述大中小三个圆弧槽的弧度相一致，所述大圆弧槽内弧形锥弹簧的自然伸长状态下的自由端与弧形活塞相接触，所述中圆弧槽内弧形锥弹簧的自然伸长状态下不与弧形活塞接触，所述小圆弧槽内弧形锥弹簧的自然伸长状态下的自由端与弧形活塞相接触，实现分段调节的功能；且弧形锥弹簧的长度可以根据实际工况进行调整；在每个圆弧槽外套设有线圈6，在所述圆弧槽内装填有磁流变液10，且由下自上依次设有圆形密封圈9、弧形锥弹簧11、弧形活塞4和O型密封圈3；所述圆形密封圈9与所述圆弧槽内径相一致，且所述圆形密封圈9的下表面与所述圆弧槽底部相接触；所述圆形密封圈9的上表面与所述弧形锥弹簧11的下端固定连接，所述弧形锥弹簧11的上端安装有弹簧安装片13；在所述弧形活塞4的上端通过拨叉活塞连接件14与拨叉2连接，所述O型密封圈3与所述圆弧槽顶部相接触且固定，且所述O型密封圈3套设在所述拨叉活塞连接件14外，用于对弧形锥弹簧11进行限位，并实现圆弧槽和拨叉活塞连接件14的密封；所述弧形活塞4内设有两个阻尼通孔5，并将圆弧槽内的磁流变液10被弧形活塞4分为上下两个液室，所述圆弧槽内的磁流变液10通过线圈6的电磁控制实现用可变阻尼力控制拨叉的角度变化，从而实现扭转减振效果。
其中，所述大中小三个圆弧槽、弧形活塞4、阻尼通孔5和拨叉活塞连接件14的弧度相一致，各自对应的圆心相同，所述圆弧槽两侧径线的延长线通过所述圆孔，保证在弧形活塞4转动过程中能与其紧密贴合。
所述弧形锥弹簧11下端直径大，上端直径小，且所述弹簧安装片13所在平面的延展面通过圆盘圆心；所述弧形锥弹簧11通过控制可变刚度特性控制拨叉2的角度变化，实现扭转减振效果。
所述线圈6是由低电阻率的导线绕制而成的；所述圆盘、拨叉2、弧形活塞4、拨叉活塞连接件14和弧形锥弹簧11均由非铁磁性材料制成的。
实施例3
一种刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，包括圆盘和设置在圆盘中心的圆孔，所述圆盘是由两个对称的半圆盘1一体形成的，在每个半圆盘1设有一个拨叉2、用于供拨叉2左右摆动且限位拨叉2的V型槽16、对称设置在所述V型槽16两侧的两组圆弧槽，所述拨叉2的一端通过球副与所述圆孔铰接，具体地，在所述拨叉2上设有半球形孔槽21，所述拨叉活塞连接件14上端与球副的一端连接，所述球副的另一端连接在所述半球形孔槽21内，每组圆弧槽是由一个圆弧槽组成的，所述圆弧槽内弧形锥弹簧的自然伸长状态下的自由端与弧形活塞相接触，在每个圆弧槽外套设有线圈6，在所述圆弧槽内装填有磁流变液10，且由下自上依次设有圆形密封圈9、弧形锥弹簧11、弧形活塞4和O型密封圈3；所述圆形密封圈9与所述圆弧槽内径相一致，且所述圆形密封圈9的下表面与所述圆弧槽底部相接触；所述圆形密封圈9的上表面与所述弧形锥弹簧11的下端固定连接，所述弧形锥弹簧11的上端安装有弹簧安装片13；在所述弧形活塞4的上端通过拨叉活塞连接件14与拨叉2连接，所述O型密封圈3与所述圆弧槽顶部相接触且固定，且所述O型密封圈3套设在所述拨叉活塞连接件14外，用于对弧形锥弹簧11进行限位，并实现圆弧槽和拨叉活塞连接件14的密封；所述弧形活塞4内设有两个阻尼通孔5，并将圆弧槽内的磁流变液10被弧形活塞4分为上下两个液室，所述圆弧槽内的磁流变液10通过线圈6的电磁控制实现用可变阻尼力控制拨叉的角度变化，从而实现扭转减振效果。
其中，所述圆弧槽、弧形活塞4、阻尼通孔5和拨叉活塞连接件14的弧度相一致，各自对应的圆心相同，所述圆弧槽两侧径线的延长线通过所述圆孔，保证在弧形活塞4转动过程中能与其紧密贴合。
所述弧形锥弹簧11下端直径大，上端直径小，且所述弹簧安装片13所在平面的延展面通过圆盘圆心；所述弧形锥弹簧11通过控制可变刚度特性控制拨叉2的角度变化，实现扭转减振效果。
所述线圈6是由低电阻率的导线绕制而成的；所述圆盘、拨叉2、弧形活塞4、拨叉活塞连接件14和弧形锥弹簧11均由非铁磁性材料制成的。
上述实施例1-3中圆弧槽个数的设置是根据实际情况需要而设定的，并不仅限于此，每组圆弧槽还可以设置成四、五、六等不同个数的圆弧槽组成的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，其特征在于：包括圆盘和设置在圆盘中心的圆孔，所述圆盘是由两个对称的半圆盘一体形成的，在每个半圆盘设有一个一端与所述圆孔铰接的拨叉、用于供拨叉左右摆动且限位拨叉的V型槽、对称设置在所述V型槽两侧的两组圆弧槽，每组圆弧槽内设有至少一个圆弧槽，在所述圆弧槽外套设有线圈，在所述圆弧槽内装填有磁流变液，且由下自上依次设有圆形密封圈、弧形锥弹簧、弧形活塞和O型密封圈；所述圆形密封圈与所述圆弧槽内径相一致，且所述圆形密封圈的下表面与所述圆弧槽底部相接触；所述圆形密封圈的上表面与所述弧形锥弹簧的下端固定连接，所述弧形锥弹簧的上端安装有弹簧安装片；在所述弧形活塞的上端通过拨叉活塞连接件与拨叉连接，所述O型密封圈与所述圆弧槽顶部相接触，且所述O型密封圈套设在所述拨叉活塞连接件外，用于对弧形活塞进行限位，并实现圆弧槽和拨叉活塞连接件的密封；所述弧形活塞内设有至少一个阻尼通孔，并将圆弧槽内的磁流变液被弧形活塞分为上下两个液室。
2.如权利要求1所述刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，其特征在于：所述圆弧槽、弧形活塞、阻尼通孔和拨叉活塞连接件的弧度相一致，各自对应的圆心相同。
3.如权利要求2所述刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，其特征在于：所述圆弧槽两侧径线的延长线通过所述圆孔。
4.如权利要求1所述刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，其特征在于：所述弧形锥弹簧下端直径大，上端直径小，且所述弹簧安装片所在平面的延展面通过圆盘圆心。
5.如权利要求1所述刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，其特征在于：所述线圈是由低电阻率的导线绕制而成的。
6.如权利要求1所述刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，其特征在于：所述圆盘、拨叉、弧形活塞、拨叉活塞连接件和弧形锥弹簧均由非铁磁性材料制成的。
7.如权利要求1所述刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，其特征在于：在所述拨叉上设有半球形孔槽，所述拨叉活塞连接件上端与球副的一端连接，所述球副的另一端连接在所述半球形孔槽内。
8.如权利要求1所述刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，其特征在于：所述拨叉通过转动副与所述圆孔连接。
9.如权利要求1-8中任一所述刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，其特征在于：每组圆弧槽是由一个大圆弧槽和一个小圆弧槽组成的，所述大圆弧槽和小圆弧槽的弧度相一致。
10.如权利要求9所述刚度阻尼可变的圆弧槽式抗扭振结构，其特征在于：所述弧形活塞内对称设有两个阻尼通孔。
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