变惯量变阻尼扭转减振器的制作方法

本发明涉及一种扭转减振器，尤其涉及一种变惯量变阻尼扭转减振器。

背景技术：
曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用，容易使曲轴产生扭转振动，引起轴系裂纹和断裂，零部件磨损加剧，现有技术中减小曲轴扭转振动的常用方法是在曲轴前端安装扭转减振装置，而目前的扭转减振装置均固定安装在曲轴端部，不能改变减振装置与曲轴之间的扭转阻尼力，而且只能对某一特定频率的振动具有较好的吸振效果，若要抵销不同频率的振动，需附加一系列的这种扭转减振装置，结构复杂，成本高。

技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种变惯量变阻尼扭转减振器，可单独作为内燃机前端扭转减振器，也可以作为双质量飞轮的次级飞轮与离合器连接，可用于连接扭转减振装置和曲轴，能够改变减振装置与曲轴之间的扭转阻尼力，传动系阻尼和转动惯量可根据控制算法需要自适应调节，对传动系的扭转振动进行有效的抑制。本发明具有结构紧凑、输出阻尼力矩大、转动惯量调节范围宽、动态响应快等优点，在降低内燃机输出扭矩波动的同时，有利于提高内燃机的燃油经济性，也可在太空零重力环境中应用，故在旋转类机械装置中有广阔的应用前景。一种变惯量变阻尼扭转减振器，包括变惯量组件和变阻尼组件；所述变惯量组件包括左端盘、右端盖、内部铁芯、永磁体、内部线圈和可变质量分布的铁磁流体；所述左端盘、右端盖为非导磁件,左端盘、右端盖与内部铁芯形成内腔；所述铁磁流体位于内腔内，通过内部线圈和永磁体组合产生磁场改变对铁磁流体处磁场分布和大小，连续调节变惯量组件转动惯量的大小；所述变阻尼组件包括惯性环、叶轮、外部铁芯、外部线圈和磁流变液；所述外部铁芯与可变惯量组件的外壳固紧；惯性环与外部铁芯之间形成密封的外腔；外部铁芯上设有均匀分布的若干U型流道，流道的出入口位于叶轮两侧，外腔与流道内装有磁流变液；通过外部线圈电流大小改变工作间隙磁流变液中磁场大小，连续调节惯性环与外部铁芯之间的扭转阻尼力矩；外部铁芯与叶轮随可变惯量组件同速同向转动，当惯性环与外部铁芯存在转速差，磁流变液在叶轮作用下处于螺旋流动工作模式，可有效延长磁流变液的工作区域长度，改善扭转阻尼力输出。进一步，所述铁磁流体智能材料包括载液和尺度为介观的分散粒子，载液为低粘度油液；所述分散粒子为空心铁珠或铁粉。进一步，所述变惯量组件还包括固定于内腔内壁的分隔板。进一步，所述惯性环与外部铁芯之间通过轴承转动连接，所述轴承的轴向内侧对应外腔设有骨架油封。进一步，所述内部线圈与外部线圈的接头分别焊接于右端盖槽口内的四个铜环上，铜环与端盖之间用绝缘层分隔，铜环外部连接电刷实现对内部、外部线圈提供直流电信号。本发明的有益效果是：本发明可单独作为内燃机前端扭转减振器，也可以作为双质量飞轮的次级飞轮与离合器连接，传动系阻尼和转动惯量可根据控制算法需要自适应调节，对传动系的扭转振动进行有效的抑制。本发明具有结构紧凑、输出阻尼力矩大、转动惯量调节范围宽、动态响应快等优点，在降低内燃机输出扭矩波动的同时，有利于提高内燃机的燃油经济性，也可在太空零重力环境中应用，故在旋转类机械装置中有广阔的应用前景。附图说明图1为本发明的结构示意图；图2为图1的A-A剖视图；图3为叶轮结构示意图。具体实施方式图1为本发明的结构示意图；图2为图1的A-A剖视图，图3为叶轮结构示意图；如图所示：本实施例的变惯量变阻尼扭转减振器，包括变惯量组件和变阻尼组件；所述变惯量组件包括左端盘1、右端盖2、内部铁芯3、内部线圈4、可变质量分布的铁磁流体5和永磁体6；所述左端盘1、右端盖2为非导磁材料；所述左端盘1、右端盖2与内部铁芯3之间形成封闭的内腔；所述铁磁流体5位于内腔内；所述内部铁芯3位于内腔的径向内侧，内部铁芯上加工有凹槽；所述内部线圈4与永磁体6均位于凹槽内，内部线圈4缠绕于永磁体6上；通过内部线圈4和永磁体6组合产生磁场改变对铁磁流体处磁场分布和大小，连续调节变惯量组件转动惯量的大小；所述变阻尼组件包括外部铁芯7、惯性环8、叶轮9、外部线圈10和磁流变液11；外部铁芯7为环形结构，固定于左端盘1及右端盖2的外部并通过螺钉紧固于左端盘1和右端盖2上；所述惯性环8转动连接于外部铁芯7并与外部铁芯7之间形成封闭的外腔；外部铁芯7上设有均匀分布的若干U型流道12，流道的出入口位于叶轮9两侧，所述磁流变液11位于外腔与流道12内；所述外部线圈10缠绕于外部铁芯7用于控制外腔内磁流变液处的磁场分布与大小以改变外部铁芯7与惯性环8之间的扭转阻尼力；通过对外部线圈10施加不同大小的电流来改变工作间隙磁流变液中磁场大小，可以实现连续调节外部铁芯7与惯性环8之间的扭转阻尼力矩；外部铁芯7与叶轮9随可变惯量组件同速同向转动，当外部铁芯7与惯性环8存在转速差，磁流变液11在叶轮9作用下处于螺旋流动工作模式，可有效延长磁流变液的工作区域长度，改善扭转阻尼力输出。当曲轴产生扭转振动时，根据曲轴振动频率来调整内部线圈4电流大小，进而控制可变惯量组件的惯量，改变吸振系统的固有频率来适应曲轴的振动频率，在一定范围内对曲轴不同频率的扭转振动产生较好的吸振效果，还可根据需要调整外部线圈10内电流的大小以改变磁流变液11的状态，改变外部铁芯7与惯性环8之间的扭转阻尼力，且传动系阻尼和转动惯量可根据控制算法需要自适应调节，对传动系的扭转振动进行有效的抑制。具有结构紧凑、输出阻尼力矩大、转动惯量调节范围宽、动态响应快等优点，在降低内燃机输出扭矩波动的同时，有利于提高内燃机的燃油经济性，也可在太空零重力环境中应用，故在旋转类机械装置中有广阔的应用前景。本实施例中，所述可变质量分布的铁磁流体智能材料5包括载液和尺度为介观的分散粒子，载液为低粘度油液；所述分散粒子为空心铁珠或铁粉。本实施例中，所述变惯量组件还包括固定于内腔内壁的分隔板13；分隔板13沿内腔的径向布置，用于将内腔分隔成沿周向排列的多个小腔，通过分隔板能对可变质量分布的铁磁流体5的流动起到导向作用及避免铁磁流体5中的分散粒子过于集中。本实施例中，所述外部铁芯7与惯性环8之间通过轴承14转动连接，所述轴承14的轴向内侧设有骨架油封15，用于对外腔的密封。本实施例中，所述内部线圈4与外部线圈10的接头分别焊接于右端盖2的槽口内的四个铜环16上，铜环16与右端盖2之间用绝缘层17分隔，铜环16外部连接电刷实现对内部、外部线圈提供直流电信号。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。