专利名称：磁流变液控行星传动装置的制作方法
技术领域：
本发明属于无级变速器领域，特别是一种磁流变液控行星传动装置。
背景技术：
动力机械在启动时一般需要专用的软启动装置，以避免启动过程中载荷和所需功率过大，实现平稳启动，但现有的软启动装置都存在各自的缺陷。摩擦式离合器具有结构紧凑、工作可靠、接合平稳等优点，易于实现软启动，但具有摩擦片易磨损，不能长时间滑差运行，易发热，响应速度慢等缺点，一般应用于低速的工作条件下。电气软启动装置目前一般运用软启动器，软启动器可实现电机的平滑启动，但是它不能用在一开始就需要大转矩的传动系统中。液压传动装置虽然都具有传动效率高、性能可靠、易控制、能实现无级变速等优点，但是缺点是液压系统结构庞大，造价昂贵，维修困难。液力传动装置可以实现带载启动，实现大范围的变矩调速，但其存在液体分子相互撞击造成巨大的能量损失、变矩系数设定后不能改变等缺点。目前不管是机械式还是电气式软启动装置，一般只是在启动过程中对转矩进行调节，以实现装置平稳启动，而在传动过程中，当负载变动时，无法对转矩和转速进行实时调节以适应载荷的变化。目前较为先进的是磁流变软启动装置；中国专利CN101029664A公布了一种磁流变软启动装置该装置结构简单、散热效率高。使用寿命长，但传递转矩较低，中国专利CN1295453C公布了磁流变无级变速器，该装置采用V形工作间隙，装置结构简单，能够实现无级变速，但装置所能传递的转矩不大。中国专利CN2575371Y公布了一种双圆锥盘式磁流变传动装置，该装置动态品质较好但所能传递的转矩也不是很大。
发明内容本发明的目的在于提供一种能够实现平稳启动，传递转矩较大，能够实现无级变速、变矩，使用寿命较长的磁流变液控行星传动装置。实现本发明目的的技术解决方案为一种磁流变液控行星传动装置，包括磁流变传动装置和差动行星齿轮传动装置，其中，左机壳，右机壳，固定机架组成整个装置的壳体，主动轴通过键与内摩擦片相连内摩擦片之间的距离通过内保持架确定并由其进行轴向定位，外摩擦片之间的距离通外保持架确定并由其进行轴向定位，从动轴与绝磁环通过螺栓连接，它们构成整个磁流变液控制装置的空腔，绝磁环通过螺栓固定在从动轴上，内外摩擦片之间即磁流变控制装置的空腔充满磁流变液，线圈绕在左机壳内，线圈引线经导管引出，磁流变液通过毡圈密封，从动轴与第一级行星差动轮系的内齿圈通过螺栓相连接，主动轴同时也是第一级差动行星轮系的太阳轮，内齿圈，行星轮，行星架，主动轴构成了第一级行星差动轮系，从而实现差动输入，第一级差动行星轮系的行星架通过键与连接轴相连；行星架、连接轴，行星轮和齿圈构成了第二级行星轮系，齿圈通过螺栓固定在机壳上，行星架通过轴承支撑在右机壳上，行星架的右半边与输出轴做成一个整体并由轴承支撑在右机壳上，动力由主动轴输入，经由输出轴输出。所述的磁流变液控行星传动机构，其动力的传输经过两个途径，一路由电机直接带动主动轴转动，即第一级行星差动轮系的太阳轮转动，另一路通过主动轴经由磁流变液带动控制装置上的从动轴转动，从而带动第一级行星轮系的齿圈转动，从而实现差动输入，通过改变励磁线圈的电流，从而改变磁流变液的粘度来实现对负载转速，转矩的控制。所述的行星传动机构采用差动行星齿轮串联的方式，第一级行星轮系的齿圈与太阳轮作为差动输入，第一级行星轮系的行星轮系的行星架与第二级行星轮系的太阳轮通过键相连，第二级行星轮系的行星架连接输出轴以实现动力的传递。所述的内摩擦片与主动轴通过花键连接。本发明与现有技术相比，其显著优点·本发明引入复合差动行星传动装置，将磁流变控制装置与行星传动装置有机结合，既克服了磁流变控制装置只能传递较小转矩的缺点，又克服了行星齿轮传动装置不能吸收冲击，振动和不能实现无极调速的缺点，实现小转矩对大转矩的控制，使得本发明既能实现无级调速和软启动，又能传递较大的扭矩和吸收来自原动机和负载的冲击和振动，并使装置能够一直稳定高效地运转。
以下结合附图对本发明作进一步详细描述。
图I是磁流变液控行星传动装置原理图。图2是磁流变液控行星传动装置结构图。图3是磁流变液控行星传动装置控制原理图。
具体实施方式
本发明工作原理如图I所示，虚线部分为磁流变控制装置，行星传动机构采用差动行星齿轮串联的方式。主动轴al带动第一级行星差动轮系的太阳轮bl转动，当磁流变液固化时，动力通过磁流变液传递给从动轴a2，从动轴a2与第一级行星差动轮系的齿圈b3相连，从而动力传递给第一级行星差动轮系，实现差动输入。第一级行星差动轮系的行星架b4与第二级行星轮系的太阳轮Cl相连，从而第一级行星差动轮系的行星轮b2通过行星架b4将动力传递给第二级行星轮系。第二级行星轮系的齿圈c3固定在机架上最终动力经由第二级行星轮系的行星架c4输出。如附图2所示，本发明可由电机驱动，本发明中的行星传动机构采用差动行星齿轮串联的方式，其动力的传输经过两个途径。第一路动力由电机带动主动轴11旋转，主动轴11上设有若干个内摩擦片15，内摩擦片15之间的距离由内保持架14确定，因为内摩擦片15固定在主动轴11上，所以当主动轴11旋转时，内摩擦片15跟着旋转，当励磁线圈6通电，磁流变液10开始固化，内摩擦片15通过磁流变液10把转矩传递给外摩擦片9，外摩擦片9与内摩擦片15间隔配合，外摩擦片9的距离由外保持架8确定，外摩擦片9和外保持架8都固定在从动轴16上，因而从动轴16开始旋转并输出转矩。从动轴16与第一级行星差动轮系的内齿圈3通过螺钉固连，动力传递给第一级行星差动轮系，当磁流变液完全固化时，内外摩擦片转速相等。第二路动力由电机传递给输入轴11后，输入轴11同时是第一级差速行星轮系的中心轮，通过与内齿圈3的差动输出，从而带动行星轮18转动，行星轮18与连接轴27通过键26相连，从而动力传递给连接轴28，连接轴27同时也为第二级行星轮系的太阳轮，齿圈20固定在机架上，从而行星轮21开始转动并通过行星架22将动力传递给输出轴25，最终由输出轴25输出转矩从而带动负载运转。当电机刚开始运行，无外加电流下的磁流变液表现为流体的特性，磁流变控制装置所输出的转速和转矩几乎都为零，机构中只有第一级差动轮系的中心轮11输入转速和转矩，此时的输出轴25并不输出转矩；当励磁线圈6通电时，此时磁场加在磁流变液上，磁流变液开始固化，磁流变控制装置工作，并开始输出转速和转矩，此时机构的动力输入分为磁流变控制装置和电机两路，负载的转速开始变大，当磁流变液完全固化，负载转速为最大值，完成一次启动过程。励磁线圈的电流越大，产生的磁场也越大，从而磁流变液的剪切应力也越大，同时在磁场一定时，作用在磁流变液上的滑差(主动片与从动片之间的转速差) 越大，磁流变液的剪切应力也越大。因此可以采用控制线圈电流的方法，控制磁流变液的剪切应力，同时可利用滑差进行调速，具体方法为如出转速过大，可通过调小线圈电流，从而使得磁流变液的滑差变大，从而使得输出转速降低，反之则增大线圈电流，从而使得装置的输出转矩使之与负载相适应，并以此获得相应的转速。本发明是这样组合的左机壳2，右机壳28，固定机架19组成整个装置的壳体，主动轴11通过键与内摩擦片15相连，内摩擦片15之间的距离通过内保持架14确定并由其进行轴向定位，外摩擦片9之间的距离通过外保持架8确定并由其进行轴向定位，从动轴16与绝磁环7通过螺栓连接，它们构成整个磁流变液控制装置5的空腔，绝磁环7通过螺栓固定在从动轴16上，内外摩擦片之间即磁流变控制装置的空腔充满磁流变液10，线圈6绕在左机壳2内，线圈6引线经导管17引出，磁流变液10通过毡圈密封，从动轴16与第一级行星差动轮系的内齿圈3通过螺栓相连接，主动轴11同时也是第一级差动行星轮系的太阳轮，内齿圈3，行星轮18，行星架4，主动轴11构成了第一级行星差动轮系，从而实现差动输入，第一级差动行星轮系的行星架4通过键26与连接轴27相连；行星架22、连接轴27，行星轮21和齿圈20构成了第二级行星轮系，齿圈20通过螺栓固定在机壳上，行星架22通过轴承支撑在右机壳28上，行星架22的右半边与输出轴25做成一个整体并由轴承支撑在右机壳28上。磁流变液控传动装置控制方法如图3所示，由力矩传感器TB1A/100和与之配套的MP55功率放大器来实时监测负载转矩T的大小，通过AD转换，将MP55输出的模拟信号转换成数字信号，并传输给单片机，单片机判断磁流变液控传动装置输出转矩是否能与负载所需的转矩相匹配并由单片机控制电源的输出电流I大小，从而改变励磁线圈的磁场的大小，从而改变磁流变液剪切力的大小，从而改变磁流变液控传动装置的输出转矩。当负载转矩变大时，力矩传感器检测到信号，并传输给单片机，单片机控制可控电源，使得电源电流I变大，从而使得输出转矩变大，反之若负载转矩变小时，单片机控制电源输出电流I变小，从而使得输出转矩变小，以此来使得磁流变液控传动装置的输出转矩与负载转矩相适应，并以此获得相应的转速。
权利要求1.一种磁流变液控行星传动装置，其特征在于包括磁流变传动装置和差动行星齿轮传动装置，其中，左机壳(2)，右机壳(28)，固定机架(19)组成整个装置的壳体，主动轴(11)通过键与内摩擦片(15)相连，内摩擦片(15)之间的距离通过内保持架(14)确定并由其进行轴向定位，外摩擦片(9)之间的距离通过外保持架(8)确定并由其进行轴向定位，从动轴(16)与绝磁环(7)通过螺栓连接，它们构成整个磁流变液控制装置(5)的空腔，绝磁环(7)通过螺栓固定在从动轴(16)上，内外摩擦片之间即磁流变控制装置的空腔充满磁流变液(10)，线圈(6)绕在左机壳(2)内，线圈(6)引线经导管(17)引出，磁流变液(10)通过毡圈密封，从动轴(16)与第一级行星差动轮系的内齿圈(3)通过螺栓相连接，主动轴(11)同时也是第一级差动行星轮系的太阳轮，内齿圈(3)，行星轮(18)，行星架(4)，主动轴(11)构成了第一级行星差动轮系，从而实现差动输入，第一级差动行星轮系的行星架(4)通过键(26)与连接轴(27)相连；行星架(22)、连接轴(27)，行星轮(21)和齿圈(20)构成了第二级行星轮系，齿圈(20 )通过螺栓固定在机壳上，行星架(22 )通过轴承支撑在右机壳(28 )上，行星架(22)的右半边与输出轴(25)做成一个整体并由轴承支撑在右机壳(28)上，动力由主动轴(11)输入，经由输出轴(25)输出。
2.根据权利要求I所述的磁流变液控行星传动装置，其特征在于，其动力的传输经过两个途径，一路由电机直接带动主动轴(11)转动，即第一级行星差动轮系的太阳轮转动，另一路通过主动轴(11)经由磁流变液带动控制装置上的从动轴(16)转动，从而带动第一级行星轮系的齿圈转动，从而实现差动输入，通过改变励磁线圈的电流，从而改变磁流变液的粘度来实现对负载转速，转矩的控制。
3.根据权利要求I所述的磁流变液控行星传动装置，其特征在于，行星传动机构采用差动行星齿轮串联的方式，第一级行星轮系的齿圈与太阳轮作为差动输入，第一级行星轮系的行星轮系的行星架(4)与第二级行星轮系的太阳轮通过键相连，第二级行星轮系的行星架连接输出轴以实现动力的传递。
4.根据权利要求I所述的磁流变液控行星传动装置，其特征在于内摩擦片与主动轴(11)通过花键连接。
专利摘要本实用新型公开了一种磁流变液控行星传动装置，包括磁流变传动装置和差动行星齿轮传动装置，将磁流变传动装置与复合差动行星齿轮传动装置有机结合，既克服了磁流变控制装置只能传递较小转矩的缺点，又克服了行星齿轮传动装置不能吸收冲击，振动和不能实现无极调速的缺点，实现小转矩对大转矩的控制，使得本实用新型既能实现无级调速和软启动，又能传递较大的扭矩和吸收来自原动机和负载的冲击和振动，并使装置能够一直稳定高效地运转。
文档编号F16H47/00GK202597631SQ20122009207
公开日2012年12月12日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者范元勋, 陈崇斌, 李星 申请人:南京理工大学