CN112696479B - 周期变换型扭矩吸吐器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种周期变换型扭矩吸吐器，包括：吸吐单元，其扭矩转角周期为360°/i_x；吸吐轴，其为吸吐单元的转轴，吸吐轴的转角周期与吸吐单元相等，以使吸吐单元将吸吐轴作为直接接口与转角周期与吸吐单元相等的外部扭矩元件连接；主轴，其为吸吐单元的外围转轴；主轴的转角周期为360°/i_y；吸吐单元将主轴作为间接接口与转角周期与主轴相等的外部扭矩元件连接；变换单元，其为将主轴和吸吐轴关联的周期变换元件，变换单元对主轴和吸吐轴的转角周期以及转速分别正时相互变换。其通过在现有吸吐器上增设主轴和变换单元，为主轴量身打造周期变换比，使扭矩吸吐原理能够有效作用于各种具有周期属性的外部扭矩系统。

Description

周期变换型扭矩吸吐器

技术领域

本发明涉及机械节能技术领域，特别涉及一种周期变换型扭矩吸吐器。

背景技术

扭矩（或转矩）传递是实现机械功传送的基本形式之一，动力、负载和转轴是扭矩传递的三个基本要素。通常而言，动力和负载各有自己的本征扭矩特性，但它们的本征扭矩特性往往并不匹配，从而形成了混合扭矩系统，产生了混合扭矩传递，造成了动力及负载的自身能量效率降低、扭震、扭转能量传递损失以及装置寿命缩短和可靠性降低等多种负面效应。

本发明人在新近几个专利中给出了几种基于弹针结构的径向型和轴向型扭矩吸吐器方案，例如申请号为：CN202011236289.9的中国专利，以及申请号为：CN202011235936.4的中国专利，等等，应用这些方案均能使扭矩系统的扭矩适配问题得到简单且高效的解决，克服了传统技术在此方面的诸多缺陷。然而，已有解决方案尚不具备普适性，因为其所针对的仅仅是扭矩频数（360°与转角周期的比值）为自然数的扭矩系统，而对其他扭矩频数的扭矩系统却无能为力。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种周期变换型扭矩吸吐器，通过在现有吸吐器上增设主轴和变换单元，通过为主轴量身打造周期变换比，使扭矩吸吐原理能够有效作用于各种具有周期属性的外部扭矩系统。

为了实现这些目的和其它优点，本发明提供了一种周期变换型扭矩吸吐器，包括：

吸吐单元，其为现有扭矩吸吐器去除吸吐轴后的剩余部分；所述吸吐单元的扭矩转角周期为360°/i_x，其中，i_x为吸吐单元的扭矩频数，为一自然数，x为吸吐单元序号，x≥1；

吸吐轴，其为所述吸吐单元的转轴；所述吸吐轴的转角周期与吸吐单元相等，以使所述吸吐单元将所述吸吐轴作为直接接口与转角周期与吸吐单元相等的外部扭矩元件直接连接；

主轴，其为所述吸吐单元的外围转轴；所述主轴的转角周期为360°/i_y，其中，i_y为主轴的扭矩频数，为一任意正实数，y为主轴序号，y≥1；所述吸吐单元将所述主轴作为间接接口与转角周期与主轴相等的外部扭矩元件间接连接；

变换单元，其为将所述主轴和吸吐轴关联在一起的周期变换元件，所述变换单元对所述主轴和吸吐轴的转角周期以及转速分别进行正时相互变换。

优选的是，所述的周期变换型扭矩吸吐器中，所述吸吐轴的转角周期对主轴的转角周期的比值定义为主轴的周期比，记为r_y，即r_y=i_y/i_x；所述主轴的转速比等于周期比，所述主轴的转速比定义为吸吐轴和主轴的角速度的比值。

优选的是，所述的周期变换型扭矩吸吐器中，外部扭矩系统的各扭矩元件的扭矩在经过各个接口和变换单元，并按周期比变换后最终汇集在所述吸吐轴上形成一个外部合扭矩，所述外部合扭矩的转角周期与吸吐单元的转角周期相等，所述吸吐单元的扭矩与外部合扭矩的反扭矩相等或近似相等。

优选的是，所述的周期变换型扭矩吸吐器中，当没有外部扭矩元件接入时，所述吸吐单元的扭矩特性以更改内部组成特性或主轴对吸吐器转角周期按照周期比进行调整的方式进行调整。

优选的是，所述的周期变换型扭矩吸吐器中，所述吸吐轴和每个所述主轴均可以接口的形式作为外部扭矩系统内部的不同扭矩元件之间的扭矩传递轴；各接口直接关联的外部扭矩元件的数量为零个、一个或多个，各接口直接关联的所有外部扭矩元件的合扭矩称为接口扭矩；所有接口扭矩最终汇集在所述吸吐轴上形成外部合扭矩。

优选的是，所述的周期变换型扭矩吸吐器中，对一个接口而言，来自所述吸吐单元的关联扭矩属于内部扭矩，来自间接接口的关联扭矩属于间接关联的外部扭矩；所述外部扭矩包括动力和负载；其中，动力和负载分别指在总体上产生和消耗扭转功的扭矩元件；所述外部扭矩系统由所有外部扭矩元件和外部扭矩元件的扭矩传递元件组合构成。

优选的是，所述的周期变换型扭矩吸吐器中，所述变换单元的周期变换在种类上为正时变换型，包括但不限于齿轮变换、链轮变换和皮带轮变换，在方式上包括一级变换和多级变换；其中，多级变换为单一变换类型或混合变换类型；所述周期变换的一个周期变换单元包括零个、一个或多个变换轴，以及将主轴、吸吐轴和变换轴配套关联在一起的变换媒介；变换媒介包括但不限于变换轮和非轮传动部件；

所述吸吐单元中的转动件、固定在吸吐轴上的变换媒介、固定在主轴上的变换媒介、转动性质的变换轴亦具有接口功能，吸吐单元中的转动件及固定在吸吐轴上的变换媒介视同吸吐轴，固定在主轴上的变换媒介视同所在主轴，接受外部扭矩元件接入的转动性质的变换轴在功能上已经转化为主轴。

优选的是，所述的周期变换型扭矩吸吐器中，各个所述主轴以并联方式通过各自的变换单元逐一与所述吸吐轴进行关联，或者，转角周期相匹配的主轴以串联方式与所述吸吐轴进行关联；并联和串联方式以同时存在或仅存在其中任一种的方式将主轴和吸吐轴关联；其中，转角周期相匹配指某一或某些主轴的转角周期与其他主轴的变换单元中的某一或某些变换轴的转角周期相等。

优选的是，所述的周期变换型扭矩吸吐器中，所述接口扭矩为接口转角的周期函数，接口扭矩的最小周期称为接口周期，所述接口周期不大于所含的所有非恒扭矩元件的本征周期的最小公倍数；其中，非恒扭矩元件的本征周期指元件自身的最小固有周期；恒扭矩元件指扭矩不随转角变化或扭矩随转角变化可以忽略的扭矩元件，其被视为本征周期任意的扭矩元件，所有接口均可接纳所述恒扭矩元件与吸吐器关联，恒扭矩元件的扭矩构成接口扭矩的组成部分；当一个主轴接口仅有恒扭矩元件关联时，其仅启用转速变换功能，不启用周期变换功能。

优选的是，所述的周期变换型扭矩吸吐器中，所述周期变换型扭矩吸吐器按照功能分为下述类型：

当仅有一个外部扭矩元件接入时，所述周期变换型扭矩吸吐器为扭矩变换器，即单一外部扭矩元件视作具有双重属性：以原有本征扭矩视作为一个扭矩元件的扭矩特性，以目标扭矩作为另一个扭矩元件的扭矩特性，将原有本征扭矩与目标扭矩之差作为汇集在吸吐轴上的外部合扭矩；变换前后两个扭矩特性中的任一个可以恒扭矩的形式存在；

当没有外部扭矩元件接入时，各接口的扭矩均为0；所述周期变换型扭矩吸吐器为万能扭弹器或扭矩起振器；其中，万能扭弹器是基于吸吐器所具有的内在扭矩特性，即扭矩为转角的一元函数，并随转角任意可变；扭矩起振器是基于扭矩单元自有的扭矩周期变化属性；作为万能扭弹器或扭矩起振器使用时，周期变换型扭矩吸吐器仍具有扭矩周期变换功能，通过不同的主轴可获得不同于吸吐单元的扭矩转角周期，这个主轴扭矩在性质上是吸吐器扭矩而非接口扭矩；

当有多个外部扭矩元件接入时，所述周期变换型扭矩吸吐器为扭矩适配器、扭矩耦合器和扭矩消振器，所述扭矩适配器、扭矩耦合器和扭矩消振器的基础在于吸吐器对含有两个及以上扭矩元件的外部扭矩系统的各扭矩元件之间的扭矩特性所具有的无缝对接能力；其中，扭矩适配器具有狭义和广义两种，狭义指的是吸吐器对含有两个扭矩元件的外部扭矩系统的扭矩对接，扭矩耦合器等同于与狭义的扭矩适配器含义相并列，指的是吸吐器对含有三个及三个以上扭矩元件的外部扭矩系统的扭矩对接；扭矩消振器为从扭矩适配或扭矩耦合的效果上的定义。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明的周期变换型扭矩吸吐器中，通过增设主轴及变换单元，以及为主轴量身打造周期变换比，将扭矩吸吐器的适用扭矩频数范围由自然数推广至任意正实数，使扭矩吸吐原理能够有效作用于各种具有周期属性的外部扭矩系统。

开辟了两种多个扭矩交换接口，规范了各接口之间的关联秩序及关联规则，解决了多个外部扭矩元件之间以及外部扭矩元件与吸吐单元之间的扭矩交换和匹配问题。

使得外部扭矩系统的各个扭矩元件均可按照它们自身的本征特性工作，可实现对它们各自的能量效率的最大化，从机制上消除了产生混合能量效率的基础。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的一种单主轴低频变高频的周期变换型扭矩吸吐器；

图2为本发明所述的一种单主轴高频变低频的周期变换型扭矩吸吐器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加，且各种近似、非理想修改、或非关键元件的构型改变均在本申请保护范围之内。

本发明提供一种周期变换型扭矩吸吐器，包括：

吸吐单元，其为现有扭矩吸吐器去除吸吐轴后的剩余部分；所述吸吐单元的扭矩转角周期为360°/i_x，其中，i_x为吸吐单元的扭矩频数，为一自然数，x为吸吐单元序号，x≥1；

吸吐轴，其为所述吸吐单元的转轴；所述吸吐轴的转角周期与吸吐单元相等，以使所述吸吐单元将所述吸吐轴作为直接接口与转角周期与吸吐单元相等的外部扭矩元件直接连接；

主轴，其为所述吸吐单元的外围转轴；所述主轴的转角周期为360°/i_y，其中，i_y为主轴的扭矩频数，为一任意正实数，y为主轴序号，y≥1；所述吸吐单元将所述主轴作为间接接口与转角周期与主轴相等的外部扭矩元件间接连接；

变换单元，其为将所述主轴和吸吐轴关联在一起的周期变换元件，所述变换单元对所述主轴和吸吐轴的转角周期以及转速分别进行正时相互变换。

在上述方案中，吸吐单元为现有扭矩吸吐器去除吸吐轴后的剩余部分，实质为已经在先公开的没有周期变换的扭矩吸吐器，包括但不限于已经公开的申请号为：202011235946.8的基于弹针机构的扭矩吸吐器；申请号为：CN202011236289.9的n轨n针型扭矩吸吐器，申请号为：CN202011235936.4的单轨n针型扭矩吸吐器；申请号为：CN202110045792.4的一种扭矩吸吐器，以及申请号为：CN202110248910.1的径向型扭矩吸吐器等。吸吐单元的扭矩具有周期变化和能量保守性质。吸吐单元的扭矩特性可通过内部组成特性更改进行任意调整，在一个吸吐周期内，吸吐单元的扭矩可随吸吐轴转角的变化进行连续任意变化，但扭矩变化受能量保守性质约束，即在原理上，累计吸功与累计吐功相等，累计总功为0。

通过增设主轴及变换单元，合理设置变换单元后，可以实现将吸吐轴的扭矩频数转换为经主轴输出的所需扭矩频数，从而使扭矩吸吐原理能够有效作用于各种具有周期属性的外部扭矩系统。

开辟了两种多个扭矩交换接口，规范了各接口之间的关联秩序及关联规则，解决了多个外部扭矩元件之间以及外部扭矩元件与吸吐单元之间的扭矩交换和匹配问题。

使得外部扭矩系统的各个扭矩元件均可按照它们自身的本征特性工作，可实现对它们各自的能量效率的最大化，从机制上消除了产生混合能量效率的基础。

一个优选方案中，所述吸吐轴的转角周期对主轴的转角周期的比值定义为主轴的周期比，记为r_y，即r_y=i_y/i_x；所述主轴的转速比等于周期比，所述主轴的转速比定义为吸吐轴和主轴的角速度的比值。

在上述方案中，变换单元是把主轴和吸吐轴关联在一起的周期变换元件，对主轴转角周期和吸吐轴转角周期进行正时相互变换。吸吐轴的转角周期对主轴的转角周期的比值定义为主轴的周期比；变换单元兼具转速正时变换功能，主轴的转速比等于其周期比，主轴的转速比定义为吸吐轴的角速度与主轴的角速度的比值。通过为主轴量身打造周期变换比，方便的实现了将扭矩吸吐器的适用扭矩频数范围由自然数推广至任意正实数，使扭矩吸吐原理能够有效作用于各种具有周期属性的外部扭矩系统。

一个优选方案中，外部扭矩系统的各扭矩元件的扭矩在经过各个接口和变换单元，并按周期比变换后最终汇集在所述吸吐轴上形成一个外部合扭矩，所述外部合扭矩的转角周期与吸吐单元的转角周期相等，所述吸吐单元的扭矩与外部合扭矩的反扭矩相等或近似相等。

在上述方案中，在不考虑摩擦损失及其他能量损失、不考虑转动惯量影响及其他非理想因素影响的条件下，吸吐单元的扭矩与外部合扭矩的反扭矩相等或近似相等。

外部合扭矩是吸吐器所关联的外部扭矩系统的所有动力元件的本征扭矩之和与所有负载元件的本征扭矩之和的差（非负载、非动力外部扭矩元件的扭矩变化计入外部合扭矩中），这个扭矩差表现为外部扭矩系统的固有扭矩振动，具有转角变动性和周期重复性，同时，基于负载一个周期所消耗的总功与动力一个周期所产生的总功相等的原则，这种扭矩振动也具有保守性。当有外部扭矩元件接入变换器时，在原理上，吸吐单元的扭矩可与外部扭矩系统合扭矩的反扭矩相等或近似相等，吸吐单元的扭矩振动可与外部扭矩系统的扭矩振动在任一转角保持大小相等、方向（或正负）相反。

主轴的扭矩与吸吐轴的扭矩（吸吐单元扭矩）相等，但主轴扭矩和吸吐轴扭矩（吸吐单元扭矩）对应的转角之间存在线性关系，线性因子等于周期比。

一个优选方案中，当没有外部扭矩元件接入时，所述吸吐单元的扭矩特性以更改内部组成特性或主轴对吸吐器转角周期按照周期比进行调整的方式进行调整。

在上述方案中，当没有外部扭矩元件接入时，吸吐单元的扭矩特性可通过内部组成特性更改进行任意调整，并可通过主轴对吸吐器转角周期按照周期比进行调整。

一个优选方案中，所述吸吐轴和每个所述主轴均可以接口的形式作为外部扭矩系统内部的不同扭矩元件之间的扭矩传递轴；各接口直接关联的外部扭矩元件的数量为零个、一个或多个，各接口直接关联的所有外部扭矩元件的合扭矩称为接口扭矩；所有接口扭矩最终汇集在所述吸吐轴上形成外部合扭矩。

一个优选方案中，对一个接口而言，来自所述吸吐单元的关联扭矩属于内部扭矩，来自间接接口的关联扭矩属于间接关联的外部扭矩；所述外部扭矩包括动力和负载；其中，动力和负载分别指在总体上产生和消耗扭转功的扭矩元件；所述外部扭矩系统由所有外部扭矩元件和外部扭矩元件的扭矩传递元件组合构成。

在上述方案中，外部扭矩包括动力和负载，动力和负载分别指的是在总体上产生和消耗扭转功的扭矩元件。所有外部扭矩元件及它们的扭矩传递元件作为一个整体构成了外部扭矩系统。

一个优选方案中，所述变换单元的周期变换在种类上为正时变换类型，包括但不限于齿轮变换、链轮变换和皮带轮变换，在方式上包括一级变换和多级变换；其中，多级变换为单一变换类型或混合变换类型；所述周期变换的一个周期变换单元包括零个、一个或多个变换轴，以及将主轴、吸吐轴和变换轴配套关联在一起的变换媒介；变换媒介包括但不限于变换轮和非轮传动部件；

所述吸吐单元中的转动件、固定在吸吐轴上的变换媒介、固定在主轴上的变换媒介、转动性质的变换轴亦具有接口功能，吸吐单元中的转动件及固定在吸吐轴上的变换媒介视同吸吐轴，固定在主轴上的变换媒介视同所在主轴，接受外部扭矩元件接入的转动性质的变换轴在功能上已经转化为主轴。

在上述方案中，变换单元可采用的周期变换方式包括齿轮变换、链轮变换、皮带轮变换及其他具有正时变换性质的变换方式。周期变换包括一级变换和多级变换，多级变换时可以采用单一变换类型，也可以采用混合变换。一个周期变换单元包括零个、一个或多个变换轴，以及将主轴、吸吐轴和变换轴配套关联在一起的其他变换媒介。变换媒介包括但不限于变换轮、非轮传动部件；例如，所述周期变换的种类为齿轮变换，方式上为一级变换时，所述变换单元由两个相互啮合的齿轮组成，其中1个齿轮以所述主轴作为转轴，另一个齿轮以所述吸吐轴作为转轴。

一个优选方案中，各个所述主轴以并联方式通过各自的变换单元逐一与所述吸吐轴进行关联，或者，转角周期相匹配的主轴以串联方式与所述吸吐轴进行关联；并联和串联方式以同时存在或仅存在其中任一种的方式将主轴和吸吐轴关联；其中，转角周期相匹配指某一或某些主轴的转角周期与其他主轴的变换单元中的某一或某些变换轴的转角周期相等。

在上述方案中，各主轴可以采用并联的方式通过各自的变换单元逐一与吸吐轴进行关联，周期相匹配的主轴还可通过串联方式与吸吐轴进行关联。并联和串联可同时存在，也可仅存在一种。周期相匹配指的是某一或某些主轴的转角周期与其他主轴的变换单元中的某一或某些变换轴的转角周期相等，从而可以直接作为其他主轴变换单元的变换轴。串联时所涉及到的部分或全部变换单元为多个主轴共享。没有主轴及变换单元时，周期变换型扭矩吸吐器就转变为不具有周期变换功能的直接型扭矩吸吐器，即直接型扭矩吸吐器是周期变换型扭矩吸吐器的条件可选版本。只有一个主轴的周期变换型扭矩吸吐器称为周期集中变换型扭矩吸吐器，具有两个及两个以上主轴的周期变换型扭矩吸吐器称为周期分散变换型扭矩吸吐器。周期集中变换型扭矩吸吐器是周期分散变换型扭矩吸吐器的简化可选版本，是根据具体情况而做的选择。

一个优选方案中，所述接口扭矩为接口转角的周期函数，接口扭矩的最小周期称为接口周期，所述接口周期不大于所含的所有非恒扭矩元件的本征周期的最小公倍数；其中，非恒扭矩元件的本征周期指元件自身的最小固有周期；恒扭矩元件指扭矩不随转角变化或扭矩随转角变化可以忽略的扭矩元件，其被视为本征周期任意的扭矩元件，所有接口均可接纳所述恒扭矩元件与吸吐器关联，恒扭矩元件的扭矩构成接口扭矩的组成部分；当一个主轴接口仅有恒扭矩元件关联时，其仅启用转速变换功能，不启用周期变换功能。

在上述方案中，关联接口各有自己的扭矩特性，即各接口分别具有自己直接关联的所有外部扭矩元件的本征扭矩的合扭矩的特性。元件的本征扭矩指的是元件自身的固有扭矩，为元件自身转角的周期函数，恒扭矩元件的本征扭矩视为周期任意的周期函数。接口扭矩为接口转角的周期函数，合扭矩的最小周期称为接口的周期或接口周期，其不大于所含的所有非恒扭矩元件的本征周期的最小公倍数。非恒扭矩元件的本征周期指的是元件自身的最小固有周期。汇集并形成在吸吐轴上的外部合扭矩，是吸吐器所关联的外部扭矩系统的所有动力元件的本征扭矩之和与所有负载元件的本征扭矩之和的差（非负载、非动力外部扭矩元件的扭矩变化计入外部合扭矩中），这个扭矩差表现为外部扭矩系统的固有扭矩振动，具有转角变动性和周期重复性，同时，基于负载一个周期所消耗的总功与动力一个周期所产生的总功相等的原则，这种扭矩振动也具有保守性。

当有外部扭矩元件的接入变换器时，在原理上，吸吐单元的扭矩可与外部扭矩系统合扭矩的反扭矩相等或近似相等，吸吐单元的扭矩振动可与外部扭矩系统的扭矩振动在任一转角保持大小相等、方向（或正负）相反。

主轴扭矩与吸吐轴扭矩（吸吐单元扭矩）相等，但主轴扭矩和吸吐轴扭矩（吸吐单元扭矩）对应的转角之间存在线性关系，线性因子等于周期比。

一个优选方案中，所述周期变换型扭矩吸吐器按照功能分为下述类型：

当仅有一个外部扭矩元件接入时，所述周期变换型扭矩吸吐器为扭矩变换器，即单一外部扭矩元件视作具有双重属性：以原有本征扭矩视作为一个扭矩元件的扭矩特性，以目标扭矩作为另一个扭矩元件的扭矩特性，将原有本征扭矩与目标扭矩之差作为汇集在吸吐轴上的外部合扭矩；变换前后两个扭矩特性中的任一个可以恒扭矩的形式存在；

当没有外部扭矩元件接入时，各接口的扭矩均为0；所述周期变换型扭矩吸吐器为万能扭弹器或扭矩起振器；其中，万能扭弹器是基于吸吐器所具有的内在扭矩特性，即扭矩为转角的一元函数，并随转角任意可变；扭矩起振器是基于扭矩单元自有的扭矩周期变化属性；作为万能扭弹器或扭矩起振器使用时，周期变换型扭矩吸吐器仍具有扭矩周期变换功能，通过不同的主轴可获得不同于吸吐单元的扭矩转角周期，这个主轴扭矩在性质上是吸吐器扭矩而非接口扭矩；

当有多个外部扭矩元件接入时，所述周期变换型扭矩吸吐器为扭矩适配器、扭矩耦合器和扭矩消振器，所述扭矩适配器、扭矩耦合器和扭矩消振器的基础在于吸吐器对含有两个及以上扭矩元件的外部扭矩系统的各扭矩元件之间的扭矩特性所具有的无缝对接能力；其中，扭矩适配器具有狭义和广义两种，狭义指的是吸吐器对含有两个扭矩元件的外部扭矩系统的扭矩对接，扭矩耦合器等同于与狭义的扭矩适配器含义相并列，指的是吸吐器对含有三个及三个以上扭矩元件的外部扭矩系统的扭矩对接；扭矩消振器为从扭矩适配或扭矩耦合的效果上的定义。

在上述方案中，按照由关联接口接入的外部扭矩元件的数量不同，可以按照功能将吸吐器进行分类：

当仅有一个外部扭矩元件接入时，吸吐器的功能主要表现为扭矩变换器。单一外部扭矩元件视作具有双重属性：以原有本征扭矩视作为一个扭矩元件的扭矩特性，以目标扭矩作为另一个扭矩元件的扭矩特性，将原有本征扭矩与目标扭矩之差作为汇集在吸吐轴上的外部合扭矩。变换前后两个扭矩特性任何一个均可为恒扭矩。

当没有外部扭矩元件接入时，各接口扭矩均为0，吸吐器的功能主要表现为万能扭弹器或扭矩起振器。万能扭弹器是基于吸吐器所具有的内在扭矩特性：扭矩为转角的一元函数（正转反转同一转角位置扭矩相等），并可随转角任意可变。扭矩起振器是基于扭矩单元自有的扭矩周期变化属性。作为万能扭弹器或扭矩起振器使用时，周期变换型扭矩吸吐器仍具有扭矩周期变换功能，通过不同的主轴可获得不同于吸吐单元的扭矩转角周期，这个主轴扭矩在性质上是吸吐器扭矩而非接口扭矩。

当有多个外部扭矩元件接入时，吸吐器的功能表现为扭矩适配器、扭矩耦合器和扭矩消振器，这三种功能的基础主要在于吸吐器对含有两个及以上扭矩元件的外部扭矩系统的各扭矩元件之间的扭矩特性所具有的无缝对接能力。扭矩适配器具有狭义和广义两种，狭义指的是吸吐器对含有两个扭矩元件的外部扭矩系统的扭矩对接，扭矩耦合器是与狭义扭矩适配器相并列的概念，它指的是吸吐器对含有三个及三个以上扭矩元件的外部扭矩系统的扭矩对接。扭矩消振器是从扭矩适配或扭矩耦合的效果上来讲的。广义上的扭矩适配器是扭矩吸吐器在其主要功能意义上的代名词，无论是否接入外部扭矩元件，扭矩吸吐器是根据其工作原理而命名的。

通过扭矩交换、扭矩匹配、周期匹配，完善了吸吐器的扭矩消震功能、扭矩起振功能、万能扭弹功能、扭矩变换功能、扭矩适配功能及扭矩耦合功能，使得吸吐器的应用领域扩展涵盖到扭矩元件数量任意、各元件扭转周期任意的任一周期扭矩系统。另外，一个外部扭矩系统的扭矩适配可以仅采用一个扭矩吸吐器来集中独自完成，也可以将扭矩振动分解、采用多个扭矩吸吐器来分散联合完成。

实施例1

如图1所示为单主轴低频变高频的周期变换型扭矩吸吐器，其中，i_x=2，i_y=0.5，r_y=0.25，吸吐轴300连接吸吐单元200，并带动吸吐单元200旋转，变换单元由吸吐轴齿轮400和主轴齿轮600相互啮合组成，吸吐轴齿轮400与吸吐轴300连接，主轴齿轮600与主轴500连接，吸吐轴300和主轴500通过大的吸吐轴齿轮400和小的主轴齿轮600的啮合实现由高频向低频的正时相互变换。

实施例2

如图2所示为单主轴高频变低频的周期变换型扭矩吸吐器，其中，i_x=2，i_y=8，r_y=4，吸吐轴300连接吸吐单元200，并带动吸吐单元200旋转，变换单元由吸吐轴齿轮400和主轴齿轮600相互啮合组成，吸吐轴齿轮400与吸吐轴300连接，主轴齿轮600与主轴500连接，吸吐轴300和主轴500通过小的吸吐轴齿轮400和大的主轴齿轮600的啮合实现由低频向高频的正时相互变换。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种周期变换型扭矩吸吐器，其特征在于，包括：

吸吐单元，其为现有扭矩吸吐器去除吸吐轴后的剩余部分；所述吸吐单元的扭矩转角周期为360°/i_x，其中，i_x为吸吐单元的扭矩频数，为一自然数，x为吸吐单元序号，x≥1；

吸吐轴，其为所述吸吐单元的转轴；所述吸吐轴的转角周期与吸吐单元相等，以使所述吸吐单元将所述吸吐轴作为直接接口与转角周期与吸吐单元相等的外部扭矩元件直接连接；

主轴，其为所述吸吐单元的外围转轴；所述主轴的转角周期为360°/i_y，其中，i_y为主轴的扭矩频数，为一任意正实数，y为主轴序号，y≥1；所述吸吐单元将所述主轴作为间接接口与转角周期与主轴相等的外部扭矩元件间接连接；

变换单元，其为将所述主轴和吸吐轴关联在一起的周期变换元件，所述变换单元对所述主轴和吸吐轴的转角周期以及转速分别进行正时相互变换；

其中，所述吸吐轴的转角周期对主轴的转角周期的比值定义为主轴的周期比，记为r_y，即r_y=i_y/i_x；所述主轴的转速比等于周期比，所述主轴的转速比定义为吸吐轴和主轴的角速度的比值；外部扭矩系统的各扭矩元件的扭矩在经过各个接口和变换单元，并按周期比变换后最终汇集在所述吸吐轴上形成一个外部合扭矩，所述外部合扭矩的转角周期与吸吐单元的转角周期相等，所述吸吐单元的扭矩与外部合扭矩的反扭矩相等或近似相等。

2.如权利要求1所述的周期变换型扭矩吸吐器，其特征在于，当没有外部扭矩元件接入时，所述吸吐单元的扭矩特性以更改内部组成特性或主轴对吸吐器转角周期按照周期比进行调整的方式进行调整。

3.如权利要求1所述的周期变换型扭矩吸吐器，其特征在于，所述吸吐轴和每个所述主轴均可以接口的形式作为外部扭矩系统内部的不同扭矩元件之间的扭矩传递轴；各接口直接关联的外部扭矩元件的数量为零个、一个或多个，各接口直接关联的所有外部扭矩元件的合扭矩称为接口扭矩；所有接口扭矩最终汇集在所述吸吐轴上形成外部合扭矩。

4.如权利要求3所述的周期变换型扭矩吸吐器，其特征在于，对一个接口而言，来自所述吸吐单元的关联扭矩属于内部扭矩，来自间接接口的关联扭矩属于间接关联的外部扭矩；所述外部扭矩包括动力和负载；其中，动力和负载分别指在总体上产生和消耗扭转功的扭矩元件；所述外部扭矩系统由所有外部扭矩元件和外部扭矩元件的扭矩传递元件组合构成。

5.如权利要求1所述的周期变换型扭矩吸吐器，其特征在于，所述变换单元的周期变换在种类上为正时变换型，包括但不限于齿轮变换、链轮变换和皮带轮变换，在方式上包括一级变换和多级变换；其中，多级变换为单一变换类型或混合变换类型；所述周期变换的一个周期变换单元包括零个、一个或多个变换轴，以及将主轴、吸吐轴和变换轴配套关联在一起的变换媒介；变换媒介包括但不限于变换轮和非轮传动部件；

所述吸吐单元中的转动件、固定在吸吐轴上的变换媒介、固定在主轴上的变换媒介、转动性质的变换轴亦具有接口功能，吸吐单元中的转动件及固定在吸吐轴上的变换媒介视同吸吐轴，固定在主轴上的变换媒介视同所在主轴，接受外部扭矩元件接入的转动性质的变换轴在功能上已经转化为主轴。

6.如权利要求5所述的周期变换型扭矩吸吐器，其特征在于，各个所述主轴以并联方式通过各自的变换单元逐一与所述吸吐轴进行关联，或者，转角周期相匹配的主轴以串联方式与所述吸吐轴进行关联；并联和串联方式以同时存在或仅存在其中任一种的方式将主轴和吸吐轴关联；其中，转角周期相匹配指某一或某些主轴的转角周期与其他主轴的变换单元中的某一或某些变换轴的转角周期相等。

7.如权利要求3所述的周期变换型扭矩吸吐器，其特征在于，所述接口扭矩为接口转角的周期函数，接口扭矩的最小周期称为接口周期，所述接口周期不大于所含的外部所有非恒扭矩元件的本征周期的最小公倍数；其中，非恒扭矩元件的本征周期指元件自身的最小固有周期；恒扭矩元件指扭矩不随转角变化或扭矩随转角变化可以忽略的扭矩元件，其被视为本征周期任意的扭矩元件，所有接口均可接纳所述恒扭矩元件与吸吐器关联，恒扭矩元件的扭矩构成接口扭矩的组成部分；当一个主轴接口仅有恒扭矩元件直接关联时，其仅启用转速变换功能，不启用周期变换功能。

8.如权利要求1所述的周期变换型扭矩吸吐器，其特征在于，当仅有一个外部扭矩元件接入时，所述周期变换型扭矩吸吐器为扭矩变换器，即单一外部扭矩元件视作具有双重属性：以原有本征扭矩视作为一个扭矩元件的扭矩特性，以目标扭矩作为另一个扭矩元件的扭矩特性，将原有本征扭矩与目标扭矩之差作为汇集在吸吐轴上的外部合扭矩；变换前后两个扭矩特性中的任一个可以恒扭矩的形式存在。

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