[發明專利]可變慣質系數的齒輪齒條式慣容器裝置

無效

• 申請號: 201110295740.9
• 申請日: 2011-10-08
• 公開（公告）號: CN102506122A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 陳龍;楊曉峰;張孝良;汪若塵
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F16F15/31
• 分類號: F16F15/31;F16H33/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種慣容器裝置，特指可變慣質系數的齒輪齒條式慣容器裝置。

背景技術

中國專利200810123830.8公開了一種齒輪齒條式慣容器，又叫齒輪齒條慣性質量蓄能器或齒輪齒條慣性蓄能器，如同機械系統中的彈簧和阻尼器一樣，這種裝置不需要以慣性坐標系為參考系，是一種真正的兩端點元件。在新的機電模擬理論中，通過采用該裝置代替傳統的質量元件，使得機械與電路系統中相模擬的元件嚴格對等，從而解決了機電模擬理論運用上的難題。該裝置可廣泛用于隔振技術領域，如車輛懸架、火車懸架、建筑物防震和吸收動力機械振動等方向。

齒輪齒條式慣容器由箱體、飛輪、小齒輪軸A、大齒輪、小齒輪軸B和齒條組成，其結構形式為：齒條置于箱體的導槽內，可進行平動，齒條與小齒輪軸B相嚙合，大齒輪與小齒輪軸B同軸相聯，并與小齒輪軸A相嚙合，飛輪則與齒輪軸A同軸相聯。其工作原理為：齒條和箱體可視為慣容器的兩個端點，當一對外力相對作用于兩個端點時，齒條相對于箱體產生平動，帶動相嚙合的各個齒輪轉動，最終驅動飛輪旋轉。此過程中，使得兩端點的動能轉化為飛輪的勢能而儲存。

齒輪齒條式慣容器的動力學方程為???????????????????????????????????????????????，其中F表示施加在兩端點上的力、b表示慣質系數（其單位為kg）、和表示兩端點的加速度，慣質系數可由齒輪組的轉動慣量、半徑以及飛輪的轉動慣量計算出。根據動力學方程，改變飛輪和齒輪組的尺寸便可得到具有合適慣質系數的齒輪齒條式慣容器。

在應用過程中，齒輪齒條式慣容器由于采用勻質飛輪，其自身重量較大，且一經設計其慣質系數不可改變，尤其是在大載荷的瞬間作用下，由于內部機械慣性的作用，容易產生瞬時大阻抗而發生過載。

發明內容

為了克服齒輪齒條式慣容器自身重量大，慣質系數不可變，難以承受大載荷瞬時作用的不足，本發明設計出一種可變慣質系數的齒輪齒條式慣容器，從而解決以上問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：包括箱體、飛輪、小齒輪軸A、大齒輪、小齒輪軸B、齒條、導槽、圓柱體質量塊和磁性套圈；齒條置于箱體上的導軌內平動，同小齒輪軸B相嚙合，大齒輪與小齒輪軸B同軸相聯固定于箱體上，并與小齒輪軸A相嚙合，飛輪則與小齒輪軸A同軸相聯固定于箱體上，飛輪上沿徑向開有圓柱狀導槽，圓柱體質量塊嵌套在導槽內自由沿徑向滑動；在飛輪的軸心安置磁性套圈，套圈的磁力設置為可在飛輪靜止時吸附質量塊于飛輪軸心附近即可；所開導槽的條數，以及質量塊的重量視工程實際需要的慣質系數計算而定。

根據質量塊的嵌套方式和形狀的不同，本發明專利有另外兩種具體技術方案。

方案一包括箱體、飛輪、小齒輪軸A、大齒輪、小齒輪軸B、齒條、導槽、質量塊和磁性套圈。齒條和箱體可視為慣容器的兩個端點，當一對作用力作用于慣容器的兩個端點時，齒條相對箱體產生平動，并帶動相嚙合的各個齒輪轉動，最終驅動飛輪旋轉；飛輪旋轉的同時，導槽內的質量塊在離心力的作用下沿徑向運動。

方案一的特點在于，將質量塊設計成橫截面為“工”字形的長方體，其質量塊上的兩凹槽與飛輪上導槽內的兩邊緣形成嵌套配合，質量塊可在導槽內嵌套徑向滑動。

方案二區別于方案一之處，主要是在飛輪的導槽內，于導槽對稱軸位置徑向安置小導桿，將質量塊設計為空心圓柱體，并穿過小導桿在導槽內徑向滑動。

本發明的有益效果是：減少傳統齒輪齒條式慣容器自重的同時，使慣容器的慣質系數隨運動狀態的改變而改變，并能更好地承受大載荷瞬時作用于慣容器所造成的沖擊，結構簡單易行。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是可變慣質系數的齒輪齒條式慣容器正面示意圖。

圖2是包含質量塊的飛輪局部背面示意圖。

圖3是“工”字形長方體質量塊與飛輪導槽嵌套配合橫截面示意圖。

圖4是空心圓柱體質量塊穿過小導桿嵌套配合示意圖。

圖中，1.箱體，2.齒條，3.大齒輪，4.小齒輪軸B，5.小齒輪軸A，6.飛輪，7.導槽，8.質量塊，9.具有磁性的套圈，10.小導桿。

具體實施方式