CN205859077U - 一种形状记忆合金与磁流变液复合自加压传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种形状记忆合金与磁流变液复合自加压传动装置，包括主动轴、从动轴、主动内圆筒、从动外圆筒、励磁线圈、以及左端盖和右端盖；所述主动内圆筒为两个，并与主动轴固定连接，所述励磁线圈位于两主动内圆筒之间，励磁线圈及两主动内圆筒与从动外圆筒之间形成楔形工作间隙，在该工作间隙内填充有磁流变液；在主动内圆筒上设有数个通孔，在该通孔内设有一导向杆，该导向杆上设有一摩擦块，在摩擦块与主动轴之间设有形状记忆合金弹簧。本实用新型既能对楔形工作间隙内的磁流变液进行自加压，又能通过形状记忆合金协助传递转矩，从而通过形状记忆合金和磁流变液的配合，保证传动装置在不同环境温度下的传递性能。

Description

一种形状记忆合金与磁流变液复合自加压传动装置

技术领域

本实用新型涉及一种传动装置，尤其涉及一种形状记忆合金与磁流变液复合自加压传动装置，属于机械动力传动技术领域。

背景技术

形状记忆合金（SMA）和磁流变液（MRF）是两种力学性能可由外部激励源（如热场、磁场等）进行连续控制的智能材料。具有一定初始形状的形状记忆合金在一定条件下进行一定程度的变形之后，通过适当地改变温度又会发生逆变形，使材料恢复成初始形状，在形状恢复的过程中，形状记忆合金若受到约束就会产生很大的回复力，利用其回复力可对外做功；磁流变液是在载液中加入微米大小的磁性固体颗粒而形成的悬浮液。在外加磁场作用下，其流变特性发生急剧变化，即磁流变液可在瞬间由液态变成固态，其粘度陡然增大以致失去流动性而产生一定的抗剪切屈服应力，通过控制外界磁场大小可实现对磁流变液传递转矩的连续控制。

由于磁流变器件具有结构简单，响应速度快、无极调速、自动控制等特点，因此对磁流变液在磁流变器件的研究越来越多。但是温度对磁流变液影响较大，随着环境温度的升高，磁流变液的粘度变化非常大，而黏度的变化又引起剪切应力的变化，从而导致高温条件下磁流变器件传递性能不稳定甚至是传动失效。而形状记忆合金的形状记忆效应可以用于弥补磁流变液在传动方面存在的缺陷。虽然研究人员对形状记忆合金和磁流变液在传动工程领域的单独应用作了大量研究，但是对于形状记忆合金和磁流变液在传动装置中的联合应用研究还很少。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种形状记忆合金与磁流变液复合自加压传动装置，既能对楔形工作间隙内的磁流变液进行自加压，又能通过形状记忆合金协助传递转矩，从而通过形状记忆合金和磁流变液的配合，保证传动装置在不同环境温度下的传递性能。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种形状记忆合金与磁流变液复合自加压传动装置，包括主动轴、从动轴、主动内圆筒、从动外圆筒、励磁线圈、以及左端盖和右端盖；所述左端盖和有端盖分别与从动外圆筒的左右两端固定连接，所述主动轴的左端穿过右端盖并延伸至左端盖，且主动轴分别通过轴承与左端盖和右端盖相连，所述从动轴与左端盖固定连接；其特征在于：所述主动内圆筒为两个，分别靠近左端盖和右端盖，主动内圆筒均套设于主动轴上，并与主动轴固定连接，且所述主动内圆筒呈椭圆形，其与从动外圆筒之间形成楔形间隙；所述励磁线圈套设于主动轴上，并位于两主动内圆筒之间，该励磁线圈整体也呈椭圆形，其与从动外圆筒之间也形成楔形间隙，且励磁线圈与从动外圆筒之间的楔形间隙和两主动内圆筒与从动外圆筒之间的楔形间隙相连通，形成楔形工作间隙，在该工作间隙内填充有磁流变液；

在主动内圆筒上沿其径向设有数个通孔，在该通孔内沿主动内圆筒径向设有一导向杆，该导向杆的一端与主动轴固定连接，在导向杆的另一端设有一摩擦块，在摩擦块上对应导向杆设有导向槽，该摩擦块通过所述导向槽套设在导向杆上，并能沿导向杆滑动；在摩擦块与主动轴之间设有形状记忆合金弹簧，所述形状记忆合金弹簧套设于导向杆上，在该形状记忆合金弹簧的作用下，摩擦块能够与从动外圆筒内壁贴合。

进一步地，在主动内圆筒上对应各通孔分别设有一导流孔，所述导流孔的一端与通孔相连通，另一端贯穿主动内圆筒外壁，在导流孔远离通孔的一端设有过滤膜。

进一步地，在摩擦块与通孔侧壁之间设有O型密封圈。

进一步地，在从动外圆筒上，对应工作间隙设有注液孔，在该注液孔上设有注液螺塞。

进一步地，在右端盖外侧设有一轴承定位端盖，所述轴承定位端盖套设在主动轴上，并与右端盖固定连接；在轴承定位端盖主动轴之间还设有一油封。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1.由于主动内圆筒与从动外圆筒之间、以及励磁线圈与从动外圆筒之间形成的是楔形工作间隙，当主动内圆筒及励磁线圈随主动轴转动时，楔形工作间隙内的磁流变液就会受到挤压而产生挤压强化效应，并且挤压强化效应随着外加磁场的增加而增强，提高了传递装置的传递效率。

2.当楔形工作间隙内的磁流变液受到挤压时，磁流变液中的载液也会顺着导流孔流入形状记忆合金内腔，增大了内腔的压力，从而推动摩擦块与从动外圆筒内壁的贴合，同时，工作间隙中的磁流变液的磁性颗粒浓度增大，使得磁流变液的磁流变效应显著增强，提高了固化效率以及固化后的稳定性，从而进一步提高了传动装置的传递功率。

3.在工作环境温度升高使磁流变液传递性能下降时，形状记忆合金弹簧在热效应作用下产生推力推动摩擦块向从动外圆筒内壁方向运动，使摩擦块与从外圆筒内壁进一步的贴紧，从而保证了传动装置在不同温度下的传递性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1沿A—A向的剖视图。

图3为形状记忆合金传动机构的结构示意图。

图中：1—主动轴，2—从动轴，3—主动内圆筒，4—从动外圆筒，5—励磁线圈，6—左端盖，7—右端盖，8—楔形工作间隙，9—导向杆，10—摩擦块，11—形状记忆合金弹簧，12—O型密封圈，13—导流孔，14—过滤膜，15—注液螺塞，16—轴承定位端盖，17—油封。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：参见图1、图2以及图3，一种形状记忆合金与磁流变液复合自加压传动装置，包括主动轴1、从动轴2、主动内圆筒3、从动外圆筒4、励磁线圈5、以及左端盖6和右端盖7；其中主动内圆筒3、从动外圆筒4采用软磁材料制成，左端盖6、右端盖7和轴承定位端盖16采用非导磁材料。所述左端盖6和有端盖分别与从动外圆筒4的左右两端固定连接，所述主动轴1的左端穿过右端盖7并延伸至左端盖6，且主动轴1分别通过轴承与左端盖6和右端盖7相连，使主动轴1能够自由转动；其中，在左端盖6内侧对应轴承设有轴承座（槽），主动轴1的左端通过轴承与轴承座的配合与左端盖6相连。所述从动轴2与左端盖6固定连接；具体实施时，该从动轴2与左端盖6一体成型，从而使从动轴2与左端盖6形成的整体结构稳定性更好。

所述主动内圆筒3为两个，分别靠近左端盖6和右端盖7，主动内圆筒3均套设于主动轴1上，并与主动轴1固定连接，且所述主动内圆筒3呈椭圆形，其与从动外圆筒4之间形成楔形间隙。所述励磁线圈5套设于主动轴1上，并位于两主动内圆筒3之间，为更好地进行力传递，所述励磁线圈5与主动轴1紧固在一起，并能随主动轴1转动。该励磁线圈5整体也呈椭圆形，其与从动外圆筒4之间也形成楔形间隙，且励磁线圈5与从动外圆筒4之间的楔形间隙和两主动内圆筒3与从动外圆筒4之间的楔形间隙相连通，形成楔形工作间隙8，在该工作间隙内填充有磁流变液。在从动外圆筒4上，对应工作间隙设有注液孔，在该注液孔上设有注液螺塞15，通过该注液螺塞15能够将注液孔封闭；以便于往工作间隙内注入磁流变液。由励磁线圈5、楔形工作间隙8以及磁流变液形成磁流变液传递机构，当励磁线圈5通电后，即可产生磁场，在磁场的作用下，磁流变液固化，使主动内圆筒3通过固化后的磁流变液带动从动外圆筒4一起转动。由于在主动轴1（带动主动内圆筒3和励磁线圈5）转动过程中，楔形工作间隙8内的磁流变液受到挤压，从而能够提高磁流变液的固化效率。

在主动内圆筒3上沿其径向设有数个通孔，具体实施时，所述通孔为4个，并绕主动内圆筒3一周均匀分布，使转矩传递过程中稳定性更好。在该通孔内沿主动内圆筒3径向设有一导向杆9，该导向杆9的一端与主动轴1固定连接，在导向杆9的另一端设有一摩擦块10；其中，所述摩擦块10的剖面呈T型，其靠近从动外圆筒4内壁的一端呈与从动外圆筒4内壁相一致的弧形，从而使摩擦块10与从动外圆筒4内壁贴合时面积更大，摩擦力更大，有效提高传递性能。在摩擦块10上对应导向杆9设有导向槽，该摩擦块10通过所述导向槽套设在导向杆9上，并能沿导向杆9滑动；在摩擦块10与通孔侧壁之间设有O型密封圈12，使摩擦块10、主动轴1以及通孔侧壁之间形成形状记忆合金内腔。在摩擦块10与主动轴1之间（形状记忆合金内腔内）设有形状记忆合金弹簧11，所述形状记忆合金弹簧11套设于导向杆9上，在该形状记忆合金弹簧11的作用下，摩擦块10能够与从动外圆筒4内壁贴合。

在主动内圆筒3上对应各通孔分别设有一导流孔13，所述导流孔13的一端与通孔相连通，另一端贯穿主动内圆筒3外壁，从而使形状记忆合金内腔与楔形工作空间相连通。在导流孔13远离通孔的一端设有过滤膜14；通过该过滤膜14能够将磁流变液中的磁性颗粒与载液分离，从而使磁流变液中的载液进入形状记忆合金空腔中。当楔形工作间隙8内的磁流变液受到挤压时，磁流变液中的载液也会顺着导流孔13流入形状记忆合金内腔，增大了内腔的压力，从而推动摩擦块10与从动外圆筒4内壁的贴合，同时，工作间隙中的磁流变液的磁性颗粒浓度（百分比）增大，使得磁流变液的磁流变效应显著增强，提高了固化效率以及固化后的稳定性，从而进一步提高了传动装置的传递功率。

当温度升高而使磁流变液传递性能下降时，所述导流孔13可以将楔形工作间隙8内的磁流变液导入形状记忆合金内腔，形状记忆合金弹簧11在热效应的作用下伸长从而推动摩擦块10逐渐靠近从动外圆筒4的内壁，保证了传动装置在高温时的传递功率。

在右端盖7外侧设有一轴承定位端盖16，所述轴承定位端盖16套设在主动轴1上，并与右端盖7固定连接；在轴承定位端盖16主动轴1之间还设有一油封17。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种形状记忆合金与磁流变液复合自加压传动装置，包括主动轴、从动轴、主动内圆筒、从动外圆筒、励磁线圈、以及左端盖和右端盖；所述左端盖和有端盖分别与从动外圆筒的左右两端固定连接，所述主动轴的左端穿过右端盖并延伸至左端盖，且主动轴分别通过轴承与左端盖和右端盖相连，所述从动轴与左端盖固定连接；其特征在于：所述主动内圆筒为两个，分别靠近左端盖和右端盖，主动内圆筒均套设于主动轴上，并与主动轴固定连接，且所述主动内圆筒呈椭圆形，其与从动外圆筒之间形成楔形间隙；所述励磁线圈套设于主动轴上，并位于两主动内圆筒之间，该励磁线圈整体也呈椭圆形，其与从动外圆筒之间也形成楔形间隙，且励磁线圈与从动外圆筒之间的楔形间隙和两主动内圆筒与从动外圆筒之间的楔形间隙相连通，形成楔形工作间隙，在该工作间隙内填充有磁流变液；

在主动内圆筒上沿其径向设有数个通孔，在该通孔内沿主动内圆筒径向设有一导向杆，该导向杆的一端与主动轴固定连接，在导向杆的另一端设有一摩擦块，在摩擦块上对应导向杆设有导向槽，该摩擦块通过所述导向槽套设在导向杆上，并能沿导向杆滑动；在摩擦块与主动轴之间设有形状记忆合金弹簧，所述形状记忆合金弹簧套设于导向杆上，在该形状记忆合金弹簧的作用下，摩擦块能够与从动外圆筒内壁贴合。

2.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金与磁流变液复合自加压传动装置，其特征在于：在主动内圆筒上对应各通孔分别设有一导流孔，所述导流孔的一端与通孔相连通，另一端贯穿主动内圆筒外壁，在导流孔远离通孔的一端设有过滤膜。

3.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金与磁流变液复合自加压传动装置，其特征在于：在摩擦块与通孔侧壁之间设有O型密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金与磁流变液复合自加压传动装置，其特征在于：在从动外圆筒上，对应工作间隙设有注液孔，在该注液孔上设有注液螺塞。

5.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金与磁流变液复合自加压传动装置，其特征在于：在右端盖外侧设有一轴承定位端盖，所述轴承定位端盖套设在主动轴上，并与右端盖固定连接；在轴承定位端盖与主动轴之间还设有一油封。