)结构，其中η为大于等于I的整数，所述上箱体(I)肋板中部设置有半圆形支撑座(1-2)结构，所述上箱体(I)与下箱体(2)连接凸缘处沿上箱体(I)周向设置有m个通孔(1-3)结构，其中m为大于I的整数；所述下箱体(2)两侧端部沿圆周方向均匀设置有η个螺纹孔(2-2)结构，所述下箱体(2)肋板中部设置有半圆形支撑座(2-1)结构，所述下箱体(2)与上箱体(I)连接凸缘处沿下箱体(2)周向设置有m个通孔(2-4)结构，所述下箱体(2)固定底座处沿下箱体(2)周向设置有k个沉头螺纹孔(2-3)结构，其中k为大于I的整数；所述输入轴(3)为阶梯轴结构，所述输入轴(3) —侧端部设置有键槽(3-1)结构，所述输入轴(3)靠近键槽(3-1)结构一侧设置有沟槽(3-2 )结构，所述输入轴(3 )靠近键槽(3-1)结构一侧设置有集流环(3-5)结构，所述输入轴(3)外圆周表面沿轴线方向设置有通槽(3-8)结构，所述输入轴(3)靠近另一侧端部的外圆周表面上设置有导向平键槽(3-7)结构，所述输入轴(3)靠近导向平键槽(3-7 ) 一侧设置有外螺纹(3-6 )结构，所述输入轴(3 )靠近外螺纹(3-6 )结构一侧设置有轴肩(3-4)结构，所述输入轴(3)沟槽(3-2)结构与轴肩(3-4)结构之间的外圆周表面(3-3)轴端组件(4)中深沟球轴承(4-1)过盈配合连接；所述轴端组件(4)包括深沟球轴承(4-1)、轴用弹性挡圈(4-2 )、端盖(4-3 )、套杯(4-4)和毛毡(4-5 )，所述端盖(4-3)为法兰结构，所述端盖(4-3)沿圆周方向均匀设置有2m个通孔(4-3-1)结构，所述端盖(4-3 ) —侧端面设置有中心通孔(4-3-3 )结构，所述端盖(4-3 )中心通孔(4-3-3 )结构内侧设置有梯形截面环槽(4-3-2)结构；所述套杯(4-4)为一侧端部设置有法兰的薄壁圆环结构，所述套杯(4-4)沿圆周方向均匀设置有2m个通孔(4-4-2)结构，所述套杯(4-4)另一侧端部设置有内凸缘(4-4-1)结构；所述毛毡(4-5)为梯形截面圆环结构；所述滑动支撑组件(5 )包括输入端滑动支撑组件(5-1)和输出端滑动支撑组件(5-2 )，所述输入端滑动支撑组件(5-1)由轴瓦(5-1-1)、导向平键(5-1-2)、调节螺母(5-1-3)和滑套(5-1-4)组成，所述轴瓦(5-1-1)为薄壁圆环结构，布置于上箱体(I)与下箱体(2 )的支撑座(1-2 )与支撑座(2-1)中，所述轴瓦(5-1-1)两侧端部设置有凸缘(5-1-1-1)结构，所述轴瓦(5-1-1)内圆周表面(5-1-1-2)与花键套(5-2-2)或滑套(5-1-4)配合连接，所述滑套(5-1-4)为一侧端部设有法兰的空心圆柱体结构，所述滑套(5-1-4)法兰四周沿圆周方向均匀设置有k个通孔(5-1-4-1)结构，其中k为大于等于I的整数，所述滑套(5-1-4)另一侧端部设置有沉头孔(5-1-4-2)结构，所述滑套(5-1-4)内孔(5-1-4-4)设置有导向平键槽(5-1-4-3)结构，所述滑套(5-1-4)外圆周表面上设置有通孔(5-1-4-5)结构，所述输出端滑动支撑组件(5-2)由轴瓦(5-2-1)和花键套(5-2-2)组成，所述花键套(5-2-2)为一侧端部设置有法兰的中空圆柱体结构，所述花键套(5-2-2)四周沿圆周方向均匀设置有k个通孔(5-2-2-1)结构，所述花键套(5-2-2 )外圆周表面设置有通孔(5-2-2-3)结构，所述花键套(5_2_2 )中空圆柱体内侧设置有花键槽(5-2-2-2 )结构；所述离合激振组件(6 )包括固定盘(6-1 )、激振杆(6-2 )和摩擦板(6-3)，所述固定盘(6-1)为圆盘结构，所述固定盘(6-1)端面沿圆周方向均匀设置有k个通孔(6-1-2)结构，所述固定盘(6-1)端面设置有P个沉头螺纹孔(6-1-1)结构，其中P为大于等于I的整数；所述激振杆(6-2)由前匹配端(6-2-1)、通电电极片(6-2-2)、环形压电陶瓷片(6-2-3 )、后匹配端(6-2-4 )和绝缘套筒(6-2-5 )组成，所述前匹配端(6-2-1)阶梯状圆轴结构，所述前匹配端(6-2-1) —侧端部表面设置有P个螺纹孔(6-2-1-1)结构，所述前匹配端(6-2-1)另一侧端部外圆周表面设置有外螺纹(6-2-1-3)结构，所述环形压电陶瓷片(6-2-3)为毛激振模式的圆环形压电陶瓷片，且其沿厚度方向极化，所述通电电极片(6-2-2)为设置有凸耳结构的圆环形铜片，4i片环形压电陶瓷片(6-2-3)与4i+l片通电电极片(6-2-2)通过绝缘套筒(6-2-5)相互间隔套接于前匹配端(6-2-1)阶梯圆环面处的外圆周表面(6-2-1-2)上，其中i为大于等于I的整数，所述绝缘套筒(6-2-5)为薄壁圆环状结构；所述后匹配端(6-2-4)为圆柱体结构，所述后匹配端(6-2-4)—侧端部表面设置有P个螺纹孔(6-2-4-1)结构，所述后匹配端(6-2-4 )另一侧端部表面中心位置设有内螺纹孔(6-2-4-3)结构，所述后匹配端(6-2-4)外圆周表面上沿圆周方向均匀设置有模态转换器(6-2-4-2 )结构，所述激振杆(6-2 )外圆周表面上的模态转换器(6-2-4-2 )结构可为阵列多个矩形槽结构或阵列多个圆孔结构或阵列多个螺旋槽结构；所述摩擦板(6-3)为圆盘结构，所述摩擦板(6-3 )端部表面靠近中心位置设有P个沉头螺纹孔(6-3-1)结构；所述预紧组件(7)包括挡板(7-1)、预紧弹簧(7-2)和预紧螺母(7-3)，所述挡板(7-1)为圆盘结构，所述挡板(7-1)中心位置设有通孔(7-1-1)结构，所述预紧螺母(7-3)旋合连接于输出轴(8)的外螺纹(8-2)，所述预紧弹簧(7-2)套接于输出轴(8)的外圆周表面；所述输出轴(8)为阶梯轴结构，所述输出轴(8) —侧端部设置有键槽(8-6)结构，所述输出轴(8)靠近键槽(8-6)结构一侧设置有集流环(8-8)结构，所述输出轴(8)外圆周表面沿轴线方向设置有通槽(8-7)结构，所述输出轴(8)另一侧端部沿圆周方向设置有花键(8-1)结构，所述输出轴(8)靠近键槽(8-6)结构一侧设置有沟槽(8-5)结构，所述输出轴(8)靠近花键(8-1)结构一侧设置有外螺纹(8-2)结构，所述输出轴(8)的沟槽(8-5)结构与外螺纹(8-2)结构之间设置有轴肩(8-3)结构，所述输出轴(8)沟槽(8-5)结构与轴肩(8-3)结构之间的外圆周表面(8-4)与轴端组件(4)中的深沟球轴承(4-1)过盈配合连接；所述连接组件(9)包括螺栓(9-1)和螺母(9-2);所述布置于离合激振组件(6)中一侧激振杆(6-2)上的环形压电陶瓷片(6-2-3)构成激振组Al，所述布置于离合激振组件(6)中另一侧激振杆(6-2)上的环形压电陶瓷片(6-2-3)构成激振组A2，所述激振组Al与激振组A2构成激振组A。2.一种如权利要求1所述的夹心式模态转换增扭调速离合装置的控制方法，其特征在于:为一种用于夹心式模态转换增扭调速离合装置实现离合动作与增扭调速的控制方法，所述一种用于夹心式模态转换增扭调速离合装置实现离合动作与增扭调速的控制方法具体为:激振组Al或激振组A2或激振组Al与激振组A2通以某一超声频段(大于16 kHz)内的交流激励电信号，交流激励电信号为正弦、方波或锯齿波等周期电信号。
【专利摘要】本发明公开了一种夹心式模态转换增扭调速离合装置及其控制方法，以解决当前超声波离合器实现功能单一、不可增扭调速等技术问题。本发明包括上箱体、下箱体、输入轴、轴端组件、滑动支撑组件、离合激振组件、预紧组件、输出轴、连接组件和紧固螺栓，离合激振组件由固定盘、激振杆和摩擦板组成，激振杆设置有模态转换器结构，环形压电陶瓷片采用<i>d</i>33激振模式。施加超声段激励电信号于环形压电陶瓷片，通过模态转换器激发激振杆和摩擦板分别产生扭振和弯振模态，利用振动模态叠加耦合，产生行波形成驱动摩擦力，可实现装置离合控制与增扭调速。本发明具有结构简单紧凑、可增扭调速等技术优势，在机械传动与制动技术领域具有广阔应用前景。
【IPC分类】H02N2/00, F16D28/00
【公开号】CN105587791
【申请号】CN201510002659
【发明人】刘小勇, 李荣丽, 程廷海, 殷梦飞, 王晖
【申请人】长春工业大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年1月6日