采用齒輪齒條和錐齒輪傳動進行能量采集的磁流變阻尼器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用齒輪齒條和錐齒輪傳動進行能量采集的磁流變阻尼器，主要由發(fā)電機、錐齒輪、直齒輪、直齒條、活塞桿、阻尼器端蓋、阻尼器缸體、活塞頭端蓋、活塞頭、勵磁線圈、活塞套筒、浮動活塞及活動擋板等組成。工作時，活塞桿在阻尼器缸體中的往復(fù)直線運動帶動與活動擋板固定連接的直齒條運動，通過直齒條與直齒輪齒嚙合，經(jīng)錐齒輪Ⅱ與直齒輪嚙合傳動，將活塞桿的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)換為與錐齒輪Ⅰ和錐齒輪Ⅲ相連接的軸的旋轉(zhuǎn)運動；由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子固定在軸的輸出端上，因而轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，發(fā)電機產(chǎn)生電能，通過導(dǎo)線輸給勵磁線圈，起到自供能作用。本實用新型具有能量采集功能，適用于斷電情況下的半主動減振系統(tǒng)。
【專利說明】
采用齒輪齒條和錐齒輪傳動進行能量采集的磁流變阻尼器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種磁流變阻尼器，尤其涉及一種采用齒輪齒條和錐齒輪傳動進行能量采集的磁流變阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁流變阻尼器是根據(jù)磁流變液在磁場作用下具有可控的高屈服應(yīng)力從而使阻尼力可控來工作的，它是一種廣泛應(yīng)用于半主動控制系統(tǒng)中的新型智能阻尼器件，具有毫秒級響應(yīng)速度、大控制范圍和大阻尼力輸出等特點。
[0003]目前，磁流變阻尼器已廣泛應(yīng)用在建筑物及橋梁的減振抗震系統(tǒng)、鐵路機車車輛及汽車懸架系統(tǒng)的減振等方面。但傳統(tǒng)磁流變阻尼器在工作時需要外部輸入電流來給磁流變液提供磁場，這無疑增加了能量損耗，也不利于磁流變阻尼器的應(yīng)用推廣。阻尼器工作目的是緩沖振動，而在實際工作中，來自阻尼器的運動損耗也是能量損耗的一個重大因素，然而傳統(tǒng)的磁流變阻尼器并不具有能量回收裝置，不能使工作部件產(chǎn)生的振動能得到有效的回收利用，因此研究一種在理論上可以收集阻尼器運動中損耗的能量來實現(xiàn)能量自供應(yīng)的磁流變阻尼器，將外界環(huán)境的振動能量轉(zhuǎn)換為電能，并供給磁流變阻尼器自身工作使用，一直是人們期待解決的重要課題。傳統(tǒng)阻尼器受到結(jié)構(gòu)和功能的限制，無法實現(xiàn)能量回收利用，只能任由能量隨零件的運動散失，不符合可持續(xù)發(fā)展的理念，也不滿足經(jīng)濟效益最大化的工業(yè)生產(chǎn)需求，因此對磁流變阻尼器的應(yīng)用和推廣造成很大局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服【背景技術(shù)】中存在的問題，本實用新型提供一種采用齒輪齒條和錐齒輪傳動進行能量采集的磁流變阻尼器，當(dāng)阻尼器活塞桿與阻尼器缸體相對運動時，通過固定在活動擋板上的齒條和與其嚙合的直齒輪的相對運動以及錐齒輪副的嚙合傳動，將齒條的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成錐齒輪的旋轉(zhuǎn)運動，帶動發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生電流;再由引線將產(chǎn)生的電流輸送給勵磁線圈，勵磁線圈通電后會產(chǎn)生磁場，從而使在磁場范圍內(nèi)的磁流變液工作，產(chǎn)生可控阻尼力。直齒條、直齒輪、錐齒輪副和發(fā)電機構(gòu)成能量回收裝置，以滿足能量回收利用、提高能量利用效率和實現(xiàn)磁流變阻尼器自供能的目的。本實用新型通過齒輪齒條運動和錐齒輪副的嚙合傳動，將外部振動機械能轉(zhuǎn)換成電能，可實現(xiàn)能量的自供應(yīng)。這種采用齒輪齒條和錐齒輪傳動進行能量采集的磁流變阻尼器不僅有助于實現(xiàn)磁流變阻尼器在各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用推廣，并且大大減少能量損耗，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括:活塞桿(1)、發(fā)電機(2)、阻尼器缸體(3)、錐齒輪1(4)、錐齒輪Π (5)、錐齒輪ΙΠ(6)、直齒輪(7)、直齒條(8)、活塞頭上端蓋
(9)、活塞套筒(10)、活塞頭下端蓋(11)、阻尼器下端蓋(12)、下吊耳(13)、螺釘1(14)、浮動活塞(I5)、活塞頭(16)、螺釘Π (17)、勵磁線圈(18)、螺釘ΙΠ(19)、活動擋板(20)、螺釘IV
(21)、阻尼器上端蓋(22)和上吊耳(23);活塞桿(I)上端與上吊耳(23)通過螺紋緊固連接；阻尼器上端蓋(22)中間加工有圓形通孔，活塞桿(I)與阻尼器上端蓋(22)圓形通孔內(nèi)表面通過密封圈進行密封;阻尼器上端蓋(22)與阻尼器缸體(3)間隙配合;阻尼器上端蓋(22)與阻尼器缸體(3)通過螺釘IV(21)固定連接，并通過密封圈密封;發(fā)電機(2)固定在阻尼器上端蓋(22)上;錐齒輪1(4)與錐齒輪ΙΠ(6)分別與發(fā)電機(2)的輸出軸剛性連接;錐齒輪1(4)與錐齒輪ΙΠ(6)分別與錐齒輪Π (5)嚙合;錐齒輪Π (5)與直齒輪(7)通過軸剛性連接;直齒輪(7)與直齒條(8)嚙合;直齒條(8)與活動擋板(20)固定連接;活動擋板(20)與活塞桿(I)固定連接;活動擋板(20)與阻尼器缸體(3)間隙配合，并通過密封圈密封;活塞頭上端蓋(9)與活塞套筒(10)通過螺釘ΙΠ(19)固定連接;活塞頭(16)與活塞桿(I)螺紋固定連接;活塞頭
(16)上加工有圓環(huán)形凹槽，勵磁線圈(18)纏繞在凹槽內(nèi)；勵磁線圈(18)的引線通過活塞頭
(16)表面的引線槽、活塞桿(I)中的引線孔與發(fā)電機(2)的輸出線相連;活塞頭下端蓋(11)與活塞套筒(10)通過螺釘Π (17)固定連接;浮動活塞(15)與阻尼器缸體(3)間隙配合，并通過密封圈進行密封;阻尼器下端蓋(12)與阻尼器缸體(3)通過螺釘1(14)固定連接；下吊耳
(13)和阻尼器下端蓋(12)通過螺紋緊固連接?；钊麠U(I)在阻尼器缸體(3)中往復(fù)直線運動時，帶動與活塞桿(I)固定連接的活動擋板(20)也作往復(fù)直線運動，并傳遞給與活動擋板
(20)固定連接的直齒條(8);與直齒條(8)嚙合的直齒輪(7)作旋轉(zhuǎn)運動，并帶動錐齒輪Π
[5]轉(zhuǎn)動;與錐齒輪Π(5)嚙合的錐齒輪I(4)與錐齒輪ΙΠ(6)也隨之轉(zhuǎn)動;錐齒輪1(4)與錐齒輪ΙΠ(6)分別與發(fā)電機(2)的輸出軸剛性連接；由于發(fā)電機(2)的轉(zhuǎn)子也固定在輸出軸上，因而轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，發(fā)電機(2)產(chǎn)生電能，可通過引線輸出給勵磁線圈(18)，起到自供能作用。
[0006]本實用新型與【背景技術(shù)】相比，具有的有益效果是:
[0007](I)本實用新型通過固定在活動擋板上的齒條和與其嚙合的直齒輪的相對運動以及錐齒輪副的嚙合傳動，將齒條的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成錐齒輪的旋轉(zhuǎn)運動，帶動發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生電流;再由導(dǎo)線將產(chǎn)生的電流輸送給勵磁線圈，勵磁線圈通電后會產(chǎn)生磁場，產(chǎn)生可控阻尼力，從而滿足磁流變阻尼器在不同振動環(huán)境下的工作需求。
[0008](2)與傳統(tǒng)磁流變阻尼器相比，本實用新型具有能量回收裝置，在不需要外界提供額外能量的前提下，達到磁流變阻尼器自供能目的。
[0009](3)本實用新型能量回收裝置采用的是齒輪齒條傳動和雙錐齒輪副嚙合傳動，提高了能量轉(zhuǎn)換效率，減少了能量損耗，并且克服了工作環(huán)境引起的不利沖擊，能量傳遞更加平穩(wěn)。
【附圖說明】
[00?0]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
[0011 ]圖2是本實用活塞頭上端蓋示意圖。
[0012]圖3是本實用磁力線分布示意圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，本實用新型包括活塞桿(1)、發(fā)電機(2)、阻尼器缸體(3)、錐齒輪1(4)、錐齒輪Π (5)、錐齒輪ΙΠ(6)、直齒輪(7)、直齒條(8)、活塞頭上端蓋(9)、活塞套筒(10)、活塞頭下端蓋(11)、阻尼器下端蓋(12)、下吊耳(13)、螺釘1(14)、浮動活塞(15)、活塞頭(16)、螺釘Π(17)、勵磁線圈(18)、螺釘ΙΠ(19)、活動擋板(20)、螺釘IV(21)、阻尼器上端蓋(22)和上吊耳(23) ο
[0014]圖2所示為本實用活塞頭上端蓋示意圖，圖3所示為本實用磁力線分布示意圖。當(dāng)阻尼器正常工作時，從發(fā)電機(2)中產(chǎn)生的電能通過引線輸送到勵磁線圈(18)中，產(chǎn)生磁場，使磁流變液正常工作，從而產(chǎn)生可控阻尼力，滿足磁流變阻尼器在不同振動環(huán)境下的工作需求。
[0015]本實用新型工作原理如下:
[0016]如圖1和圖3所示，直齒條(8)與活動擋板(20)剛性固定聯(lián)接在一起，活動擋板(20)與活塞桿(I)固定連接，直齒條(8)與直齒輪(7)嚙合，錐齒輪Π (5)與直齒輪(7)通過軸剛性連接;活塞桿(I)在阻尼器缸體(3)中往復(fù)運動時，活動擋板(20)帶動直齒條(8)作往復(fù)直線運動;直齒條(8)通過直齒輪(7)傳遞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)換為與錐齒輪I (4)和錐齒輪ΙΠ (6)相連接的軸的旋轉(zhuǎn)運動；由于發(fā)電機(2)的轉(zhuǎn)子也固定在軸的輸出端上，因而轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，發(fā)電機(2)產(chǎn)生電能，然后通過引線輸出給勵磁線圈(18)，產(chǎn)生磁場實現(xiàn)阻尼力可控，起到自供能作用。
【主權(quán)項】
1.一種采用齒輪齒條和錐齒輪傳動進行能量采集的磁流變阻尼器，其特征在于包括:活塞桿(I)、發(fā)電機(2)、阻尼器缸體(3)、錐齒輪1(4)、錐齒輪Π (5)、錐齒輪m(6)、直齒輪(7)、直齒條(8)、活塞頭上端蓋(9)、活塞套筒(10)、活塞頭下端蓋(11)、阻尼器下端蓋(12)、下吊耳(13)、螺釘1( 14)、浮動活塞(15)、活塞頭(16)、螺釘Π (17)、勵磁線圈(18)、螺釘ΙΠ(19)、活動擋板(20)、螺釘IV(21)、阻尼器上端蓋(22)和上吊耳(23);活塞桿(I)上端與上吊耳(23)通過螺紋緊固連接;阻尼器上端蓋(22)中間加工有圓形通孔，活塞桿(I)與阻尼器上端蓋(22)圓形通孔內(nèi)表面通過密封圈進行密封;阻尼器上端蓋(22)與阻尼器缸體(3)間隙配合;阻尼器上端蓋(22)與阻尼器缸體(3)通過螺釘IV(21)固定連接，并通過密封圈密封；發(fā)電機(2)固定在阻尼器上端蓋(22)上;錐齒輪1(4)與錐齒輪ΙΠ(6)分別與發(fā)電機(2)的輸出軸剛性連接;錐齒輪1(4)與錐齒輪ΙΠ(6)分別與錐齒輪Π (5)嚙合;錐齒輪Π (5)與直齒輪(7)通過軸剛性連接;直齒輪(7)與直齒條(8)嚙合;直齒條(8)與活動擋板(20)固定連接;活動擋板(20)與活塞桿(I)固定連接;活動擋板(20)與阻尼器缸體(3)間隙配合，并通過密封圈密封;活塞頭上端蓋(9)與活塞套筒(10)通過螺釘ΙΠ(19)固定連接;活塞頭(16)與活塞桿(I)螺紋固定連接;活塞頭(16)上加工有圓環(huán)形凹槽，勵磁線圈(18)纏繞在凹槽內(nèi)；勵磁線圈(18)的引線通過活塞頭(16)表面的引線槽、活塞桿(I)中的引線孔與發(fā)電機(2)的輸出線相連;活塞頭下端蓋(11)與活塞套筒(10)通過螺釘Π (17)固定連接;浮動活塞(15)與阻尼器缸體(3)間隙配合，并通過密封圈進行密封;阻尼器下端蓋(12)與阻尼器缸體(3)通過螺釘1(14)固定連接;下吊耳(13)和阻尼器下端蓋(12)通過螺紋緊固連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用齒輪齒條和錐齒輪傳動進行能量采集的磁流變阻尼器，其特征在于:活塞桿(I)在阻尼器缸體(3)中往復(fù)直線運動時，帶動與活塞桿(I)固定連接的活動擋板(20)也作往復(fù)直線運動，并傳遞給與活動擋板(20)固定連接的直齒條(8);與直齒條(8)嚙合的直齒輪(7)作旋轉(zhuǎn)運動，并帶動錐齒輪Π (5)轉(zhuǎn)動；與錐齒輪Π (5)嚙合的錐齒輪1(4)與錐齒輪ΙΠ(6)也隨之轉(zhuǎn)動;錐齒輪1(4)與錐齒輪ΙΠ(6)分別與發(fā)電機(2)的輸出軸剛性連接；由于發(fā)電機(2)的轉(zhuǎn)子也固定在輸出軸上，因而轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，發(fā)電機(2)產(chǎn)生電能，可通過引線輸出給勵磁線圈(18)，起到自供能作用。
【文檔編號】F03D15/10GK205559672SQ201620412778
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】胡國良, 李丙丙, 鐘芳
【申請人】華東交通大學(xué)