[發(fā)明專利]一種準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610032023.X
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105526270A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭宜生;路廣霖;張希農(nóng);羅亞軍;張亞紅;謝石林
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F16D1/02
• 分類號: F16D1/02;F16F15/127
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聯(lián)軸器，具體涉及一種既能有效傳遞驅(qū)動(dòng)力矩又 具有低頻隔振效果的準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器，能夠很好地抑制軸系的扭轉(zhuǎn)振 動(dòng)。

背景技術(shù)

扭轉(zhuǎn)振動(dòng)現(xiàn)象普遍存在于汽車、艦船、航空航天等領(lǐng)域，基本上 所有的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)都有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問題。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)引起齒輪磨損、軸斷 裂，進(jìn)而影響機(jī)械設(shè)備的正常工作；劇烈的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)也會(huì)帶來噪聲問 題，特別是飛機(jī)、艦船上的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的強(qiáng)噪聲會(huì)嚴(yán) 重影響隱身效果；對于精密工程領(lǐng)域，如航天器系統(tǒng)，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)影 響精密儀器的使用精度。

聯(lián)軸器是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)必不可少的部件，它的主要作用是連接主動(dòng)軸 和從動(dòng)軸，將主動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)力矩傳遞到從動(dòng)軸上。聯(lián)軸器分為剛性聯(lián) 軸器和彈性聯(lián)軸器兩類。剛性聯(lián)軸器傳遞驅(qū)動(dòng)力矩的效果最好，但是 不能隔離擾動(dòng)力矩；彈性聯(lián)軸器如橡膠聯(lián)軸器，其具有一定的隔離扭 轉(zhuǎn)振動(dòng)的效果，但為了保證其傳遞驅(qū)動(dòng)力矩的特性，扭轉(zhuǎn)剛度不可能 做的很小，因此其隔振效果必然受到限制。因此本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種準(zhǔn) 零剛度聯(lián)軸器，它具有低動(dòng)態(tài)剛度、高靜態(tài)剛度的特性：低動(dòng)態(tài)剛度 可以使得轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率很小，因而有很好的隔振效果；高 靜態(tài)剛度可以使聯(lián)軸器有效地傳遞驅(qū)動(dòng)力矩。

目前，準(zhǔn)零剛度技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于隔振領(lǐng)域，經(jīng)檢索有如下發(fā)明 專利：“屈曲板型準(zhǔn)零剛度隔振器(申請?zhí)枺?01310330357.1)”，“碟 形橡膠準(zhǔn)零剛度隔振器(申請?zhí)枺?01310330360.3；103398139B)”， “滾珠型準(zhǔn)零剛度隔振器(申請?zhí)枺?01310330359.0)”，“一種具有 準(zhǔn)零剛度的阻尼可調(diào)平臺(申請?zhí)枺?01410032741.8)”，“一種采用 環(huán)形永磁鐵產(chǎn)生負(fù)剛度的準(zhǔn)零剛度隔振器(申請?zhí)枺? 201410582655.4)”，“承重可調(diào)準(zhǔn)零剛度電磁隔振器及其控制方法(申 請?zhí)枺?01210081938.1)”等。這些都是平動(dòng)方向的準(zhǔn)零剛度隔振器， 而將準(zhǔn)零剛度技術(shù)應(yīng)用于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)隔離的研究很少。經(jīng)檢索，只有專 利“扭轉(zhuǎn)準(zhǔn)零剛度隔振器(申請?zhí)枺?01410558315.8)”提出了一種 扭轉(zhuǎn)方向的準(zhǔn)零剛度隔振器，但是這種方式的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸 大，難以小型化、精密化。本發(fā)明利用高性能磁鐵的磁力作用產(chǎn)生扭 轉(zhuǎn)負(fù)剛度，設(shè)計(jì)出一種準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器，其結(jié)構(gòu)緊湊，能夠更方便地 應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種 準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器，既能有效傳遞驅(qū)動(dòng)力矩，又能隔離擾動(dòng)力矩，具有 很寬的隔振頻帶，而且對低頻擾動(dòng)具有很好的隔離效果；該聯(lián)軸器可 用于解決轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的扭振問題，特別適用于精密轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器，包括外殼4，設(shè)置在外殼4內(nèi)的內(nèi)軸5， 所述內(nèi)軸5一端與外殼4底部通過橡膠彈簧3連接，所述橡膠彈簧3 為齒式橡膠彈簧，其內(nèi)圈和內(nèi)軸5端部的齒互相卡緊，外圈和外殼4 內(nèi)壁上的齒互相卡緊，從而保證外殼4扭轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)內(nèi)軸5一起轉(zhuǎn)動(dòng)； 外磁環(huán)1固定在外殼4內(nèi)壁上，內(nèi)磁環(huán)2固定在內(nèi)軸5外周圈上，外 磁環(huán)1和內(nèi)磁環(huán)2構(gòu)成磁力彈簧；軸承6外圈和外殼4配合，內(nèi)圈和 內(nèi)軸5配合，軸承6用于限制內(nèi)軸5相對于外殼4的軸向運(yùn)動(dòng)和徑向 運(yùn)動(dòng)；所述橡膠彈簧3為彈性連接件，其扭轉(zhuǎn)剛度為正，主要用來提 供驅(qū)動(dòng)力矩；當(dāng)橡膠彈簧3無扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，外磁環(huán)1和內(nèi)磁環(huán)2的瓦 片相互錯(cuò)開，此時(shí)，聯(lián)軸器未處于工作狀態(tài)；當(dāng)聯(lián)軸器處于工作狀態(tài) 時(shí)，橡膠彈簧3產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，對應(yīng)于外磁環(huán)1和內(nèi)磁環(huán)2處于互斥 的狀態(tài)，此時(shí)，外磁環(huán)1的瓦片正好和內(nèi)磁環(huán)2的瓦片正對，且相對 的瓦片充磁方向恰好相反，因此由外磁環(huán)1和內(nèi)磁環(huán)2構(gòu)成的磁力彈 簧產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剛度為負(fù)；所述外殼4底部的孔用來連接主動(dòng)軸，內(nèi)軸 5遠(yuǎn)離底部一端的孔用來連接從動(dòng)軸。

當(dāng)聯(lián)軸器處于工作狀態(tài)時(shí)，磁力彈簧不產(chǎn)生磁力矩，故橡膠彈簧 3的扭轉(zhuǎn)力矩不受影響；但磁力彈簧能夠產(chǎn)生很大的負(fù)剛度K_m，會(huì)抵 消橡膠彈簧3的正剛度K_r；通過選取外磁環(huán)1和內(nèi)磁環(huán)2的幾何參 數(shù)時(shí)，能夠使其產(chǎn)生的負(fù)剛度K_m近似于橡膠彈簧的正剛度K_r，即 K_m＝K_r；則負(fù)磁剛度完全抵消橡膠彈簧3的正剛度，從而使總剛度達(dá) 到準(zhǔn)零狀態(tài)。