一种具备高效吸能特性的缓冲装置的制作方法

本发明涉及结构振动冲击缓冲控制领域，特别涉及一种具备高效吸能特性的缓冲装置。

背景技术：

随着当前科技的不断发展进步，机械动力系统在运行以及外界能量输入时产生的振动严重影响到了仪器的平稳运行。目前增加阻尼装置是有效抑制振动的措施之一；但是由于激励复杂，传统被动隔振装置难以获得良好的阻尼特性；主动控制虽然效果较好，但结构复杂，能耗较大。因此需要一种结构简单，同时具备良好阻尼特性的减振隔震装置。磁流变扭转减振器件属于半主动控制器件，在工作中可以提供良好的阻尼特性。磁流变扭转减振器要应用在直线往复振动场合，一般还需要与运动转换机构配合，由于现有的磁流变扭转减振器与运动转换机构单独安装配合，导致安装尺寸过大，且设计复杂，难以满足仪器精密化、小型化的要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具备高效吸能特性的缓冲装置，可以将往复的振动冲击转化为平稳的旋转运动，实现全过程平稳减振，同时还可以有效缩小装置的整体体积，设计简单，满足仪器精密化、小型化的要求。

本发明的缓冲装置，包括磁流变扭转减振器和用于将振动产生的直线运动转换为旋转运动以使磁流变扭转减振器对振动进行抑制的运动转换机构；所述运动转换机构为滚珠丝杆副结构并包括用于承受振动载荷的丝杠和用于将丝杠的直线运动转变为旋转运动的螺母，所述螺母固定连接于所述磁流变扭转减振器的转轴并同步转动；所述丝杠同轴穿过转轴并与螺母配合相连。

进一步，所述螺母固定在转轴的两端，所述丝杠的两端均穿出转轴并与螺母配合相连。

进一步，所述磁流变扭转减振器包括减振器缸体和设在减振器缸体内的定子及内筒，所述定子与减振器缸体固定连接，并且定子的外圆上设有电磁线圈；所述转轴与内筒固定连接并配合形成磁流变扭转减振器的转子组件；所述转轴同轴穿过定子的内孔，且转轴位于内孔的部分设有用于螺旋推动减振器缸体内磁流变液的螺旋条；所述内筒套在定子外，定子的内孔、定子与内筒之间以及内筒与减振器缸体之间设有相连通的间隙，磁流变液填充在间隙中并可在螺旋条的推动下流动。

进一步，所述减振器缸体包括外筒及分别固定在外筒两侧的左端盖和右端盖，所述定子的左端面与左端盖固定连接，且定子的左端面设有用于供定子与内筒之间的磁流变液进入定子内孔的通道槽。

进一步，所述内筒的右端面设有用于供转轴穿过的轴孔，且内筒的右端面设有用于供内筒与外筒之间的磁流变液进入内筒中的流通孔。

进一步，用于产生控制磁流变液的磁场为由所述电磁线圈和永磁体组成的复合磁路结构，所述永磁体为环形永磁体，所述定子沿径向由内向外依次设有用于安装永磁体的第一环形槽及用于安装电磁线圈的第二环形槽。

进一步，所述内筒的筒体为采用导磁材料制成的第一环形筒及采用非导磁材料制成的第二环形筒连接而成，且所述第二环形筒正对电磁线圈设置。

进一步，所述第一环形筒采用低碳钢制成，所述第一环形筒与第二环形筒通过焊接方式相连。

进一步，所述内筒的圆筒设有若干镂空部，所述镂空部与电磁线圈对应设置并用于供磁力线穿过。

进一步，所述定子为采用铁氧体制成的铁芯。

本发明的缓冲装置，具有以下有益技术效果：

第一，磁流变扭转减振器与运动转换机构相配合，可以将往复的振动冲击转化为平稳的旋转运动，实现全过程平稳减振；

第二，运动转换机构采用滚珠丝杆副结构，可由有效将振动产生的直线往复运动转化为回转运动，传动精密性高，丝杠与转轴同轴设置且穿过转轴，可以有效缩小装置的整体体积，满足仪器精密化、小型化的要求，本发明结构紧凑，极大地扩展了减振器设计理论和应用范围，具有更为广阔的研究价值和应用前景；

第三，通过转轴的螺旋条推动磁流变液做循环流动，充分利用了磁流变液的流动和剪切工作模式，产生的阻尼力大，可以在等体积条件下实现较大扭矩的传递，可调范围宽；

第四，通过定子上的通道槽和内筒上的流通孔，处于减振器缸体内的磁流变液得以充分循环流动，有效避免了磁流变液沉降而带来的性能下降问题，使得装置运行的可靠性得到了保障；

第五，本装置输出阻尼力(力矩)可以通过改变电磁线圈的通电电流实现实时调节，具备半主动控制效果；

第六，电磁线圈和永磁体组成复合磁路结构，通过改变电磁线圈的通电电流大小和通电电流方向可改变线圈磁场与永磁磁场的叠加方式及叠加幅值，可实现装置在外载荷作用下在更大范围内的变阻尼运动功能；同时永磁体还可以起到失效保护的作用，即装置断电时，依然能够提供一定的阻尼力；

第七，采用多段不同材料焊接而成的内筒，有效改变了装置工作中电磁线圈产生的磁场的磁路，从而增大了磁流变液工作的有效区域，即增大装置产生的阻尼力(力矩)值；

第八，具有镂空部的内筒，电磁线圈及永磁体的磁力线可穿过内筒到达减振器缸体，从而形成多个有效剪切工作面，同样有效改变了装置工作中电磁线圈及永磁体产生磁场的磁路，增大了磁流变液工作的有效区域，增大装置产生的阻尼力(力矩)值；

第九，定子采用铁氧体制成，相比于非传统的电工纯铁，在响应时间上得到极大的提高，实现了装置的快速响应。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明第一种结构的示意图；

图2为本发明第一种结构的内筒的结构示意图；

图3为图2的A向视图；

图4为本发明第二种结构内筒的立体结构示意图；

图5为本发明第二种结构内筒的平面结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为本发明的内筒的结构示意图，图3为图2的A向视图，如图所示：本实施例的缓冲装置，包括磁流变扭转减振器和用于将振动产生的直线运动转换为旋转运动以使磁流变扭转减振器对振动进行抑制的运动转换机构；所述运动转换机构为滚珠丝杆副结构并包括用于承受振动载荷的丝杠1和用于将丝杠1的直线运动转变为旋转运动的螺母2，所述螺母2固定连接于所述磁流变扭转减振器的转轴3并同步转动；所述丝杠1同轴穿过转轴3并与螺母2配合相连；转轴3即为磁流变扭转减振器的转动部分，其转动使得磁流变液以流动、剪切或者混合的模式进行阻尼减振；丝杠1与转轴3的中心通孔之间不接触，防止发生干涉；螺母2可通过螺接方式与转轴3相连；当有冲击力输入到丝杆上时，丝杆沿图中左右方向做直线运动，并驱动螺母2做旋转运动，螺母2则带动转轴3旋转；为提高动力传递的平稳性和及时性，所述螺母2固定在转轴3的两端(图中为左右两端)，所述丝杠1的两端均穿出转轴3并与螺母2配合相连；磁流变扭转减振器与运动转换机构相配合，可以将往复的振动冲击转化为平稳的旋转运动，实现全过程平稳减振；运动转换机构采用滚珠丝杆副结构，可由有效将振动产生的直线往复运动转化为回转运动，传动精密性高，丝杠1与转轴3同轴设置且穿过转轴3，可以有效缩小装置的整体体积，满足仪器精密化、小型化的要求。

本实施例中，所述磁流变扭转减振器包括减振器缸体和设在减振器缸体内的定子4及内筒5，所述定子4与减振器缸体固定连接，并且定子4的外圆上设有电磁线圈6；所述转轴3与内筒5固定连接并配合形成磁流变扭转减振器的转子组件；所述转轴3同轴穿过定子4的内孔4a，且转轴3位于内孔4a的部分设有用于螺旋推动减振器缸体内磁流变液的螺旋条31；所述内筒5套在定子4外，定子4的内孔4a、定子4与内筒5之间以及内筒5与减振器缸体之间设有相连通的间隙6，磁流变液填充在间隙6中并可在螺旋条31的推动下流动；螺旋条31使得转轴3形成螺旋轴结构，具有螺旋输送的功能；螺旋条31上可顺着螺旋方向开槽，在槽中填充树脂形成树脂密封带，使螺旋条31与定子4内孔4a的孔壁之间密封；通过转轴3的螺旋条31推动磁流变液做循环流动，充分利用了磁流变液的流动和剪切工作模式，产生的阻尼力大，可以在等体积条件下实现较大扭矩的传递，可调范围宽。

本实施例中，所述减振器缸体包括外筒7及分别固定在外筒7两侧的左端盖8和右端盖9，所述定子4的左端面与左端盖8固定连接，且定子4的左端面设有用于供定子4与内筒5之间的磁流变液进入定子4内孔4a的通道槽(图中未示出)；外筒7与左端盖8和右端盖9之间均可通过螺栓相连，且采用密封圈进行密封；转轴3与端盖之间可设置角接触轴承10及密封圈11，角接触轴承10及密封圈均可由卡环定位；通过通道槽，定子4与内筒5之间的磁流变液可进入定子4内孔4a，从而实现在装置作用时磁流变液始终在内孔4a中保持流动状态；此外，所述内筒5的右端面设有用于供转轴3穿过的轴孔5a，轴孔5a与转轴3之间通过紧固螺栓向相连；且内筒5的右端面设有用于供内筒5与外筒7之间的磁流变液进入内筒5中的流通孔5b，由此使得内筒5与外筒7之间的磁流变液也可流动，使得处于减振器缸体内的磁流变液得以充分循环流动，有效避免了磁流变液沉降而带来的性能下降问题，使得装置运行的可靠性得到了保障；流通孔5b可为周向均匀设置的六个或者其它合理个数。

本实施例中，用于产生控制磁流变液的磁场为由所述电磁线圈6和永磁体12组成的复合磁路结构；通过改变电磁线圈6的通电电流大小和通电电流方向可改变线圈磁场与永磁磁场的叠加方式及叠加幅值，可实现装置在外载荷作用下在更大范围内的变阻尼运动功能；同时永磁体12还可以起到失效保护的作用，即装置断电时，依然能够提供一定的阻尼力；所述永磁体12为环形永磁体12，所述定子4沿径向由内向外依次设有用于安装永磁体12的第一环槽及用于安装电磁线圈6的第二环槽，便于磁性部件的安装和更换；其中，第一环槽与第二环槽相通，电磁线圈6部分缠绕在永磁体12上；第一环槽可包括若干个周向均匀设置且径向截面为梯形或方向的单元槽，永磁体12由若干个独立的永磁体12单元置于单元槽中形成环形结构。

本实施例中，所述内筒5的圆筒体为由采用导磁材料制成的第一环形筒51及采用非导磁材料制成的第二环形筒52连接而成，且所述第二环形筒52正对电磁线圈6设置；内筒5采用多段不同材料焊接而成，有效改变了装置工作中电磁线圈6产生的磁场的磁路，从而增大了磁流变液的有效区域，即增大装置产生的阻尼力(力矩)值；优选地，所述第一环形筒51采用低碳钢制成，所述第二环形筒52采用非导磁材料制成，所述第一环形筒51与第二环形筒52通过焊接方式相连；此外，内筒5还可以为另一种结构，同样可以达到上述技术效果，即所述内筒5的圆筒设有若干镂空部53，所述镂空部3与电磁线圈6对应设置以使磁力线穿过，镂空部53为方形通孔(考虑结构强度，增加倒角)，正对与线圈6的内筒5上的环形部分均匀设有多个镂空部分53，电磁线圈及永磁体的磁力线可以穿过到达减振器缸体，从而形成多个有效的剪切工作面。

本实施例中，所述定子4为采用铁氧体制成的铁芯；定子4采用铁氧体制成，相比于非传统的电工纯铁，在响应时间上得到极大的提高，实现了装置的快速响应。

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。