r>[0029] 当齿条1上下移动时，带动与其啮合的第一小齿轮5转动，通过第一小齿轮5传动， 带动和其同轴的大齿轮6,所述大齿轮6通过旋转带动与其啮合的第二小齿轮7,所述第二小 齿轮7带动与其同轴的偏心飞轮3,带动偏心飞轮3转动。所述偏心飞轮3在转动时由于受到 重力的作用，会给质量块11 一定频率的反作用力，同时，由于此第一小齿轮5、大齿轮6、第二 小齿轮7和齿条1传动存在较大的传动比，所以较小的偏心飞轮3会给质量块11 一个较大的 作用力。
[0030] 进一步地，第一小齿轮5、大齿轮6、第二小齿轮7和齿条1可以是不同半径或者更多 的齿轮形式相啮合，从而来实现不同的传动比，偏心飞轮3的偏心距也可以是不同的值。
[0031] 将基于偏心飞轮的运动转换器9应用于减振系统中，其中，阻尼器10上端连接质量 块11下端接地，弹簧12上端连接质量块11下端接地，带有偏心飞轮的运动转换器9的齿条1 连接质量块11，转换器壳体2接地。
[0032]进一步的，弹簧12、阻尼器10、运动转换器9也可以是其他组合形式。
[0033]根据拉格朗日方程，可以求出该系统的数学表达式(1):
[0035]其中，M为质量块的质量；
[0036] m为偏心飞轮的质量；
[0037] I为偏心飞轮的转动惯量；
[0038] ^为第一小齿轮的半径；
[0039] r2为大齿轮的半径；
[0040] r3为第二小齿轮的半径；
[0041] g为重力加速度；
[0042] e为偏心飞轮的偏心距；
[0043] f为激振力的振幅；
[0044] ω为激振力的频率。
[0045]给予参数赋值，进行数值仿真计算：
[0046]表1无减振装置的系统参数列表
[0050]表3加运动转换器装置的系统参数
[0052]给予各项参数以后，在MATLAB进行仿真计算，图4和图5是质量块分别在激振力振 幅为250N和2000N，激振频率为0rad/s-20rad/s的幅频曲线。
[0053]图4为无惯容、加惯容和加本装置的系统在激振力为200N时的幅频曲线的对比。由 图4可知，原系统在加上惯容器以后，固有频率向低频方向移动，共振峰值有所下降;而在原 系统加上本装置之后，系统的固有频率衰减成了宽频的共振峰，共振峰值也明显减小。由于 激振力很小，偏心飞轮没有形成整周运动，所以共振发生在了高频区。
[0054]图5为无惯容、加惯容和加本装置的系统在激振力为2000N时的幅频曲线的对比。 由图5可知，原系统与加惯容器系统相对比，与图4类似，固有频率向低频方向移动;而在原 系统加上本装置之后，由于激振力很大，偏心飞轮形成了整周运动，本装置既有惯容器的提 供"虚质量"的作用，又有了偏心飞轮提供激振力的作用。从幅频曲线可以看出，加本装置的 系统在共振区衰减成了宽频的共振峰，且共振峰值相对较小。
[0055] 通过与传统的减振系统对比可知，由于偏心飞轮对系统的反向激振力的影响，系 统的共振幅值有明显的减小。
[0056] 与传统的减振装置相比，本装置有以下特点：
[0057] (1)在激振力很小，相对于传统的加惯容的系统在参数一定的情况下，共振峰后 移，有较宽共振峰，且共振幅值非常小。
[0058] (2)在激振力很大，相对于传统的加惯容的系统在参数一定的情况下，共振峰衰减 成宽频低振幅的曲线。
[0059] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可 以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而 这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范 围。
【主权项】
1. 一种基于偏心飞轮的运动转换器，其特征在于:其包括转换器壳体(2)、受力可移动 的齿条（1)、第一小齿轮(5)、第二小齿轮(7)、大齿轮(6)和偏心飞轮(3);所述齿条（1)与第 一小齿轮(5)相嗤合，所述第一小齿轮(5)和大齿轮(6)同轴设置;所述大齿轮(6)和第二小 齿轮(7)相啮合，所述第二小齿轮(7)和偏心飞轮(3)同轴设置;所述第一小齿轮(5)和大齿 轮(6)之间共用的齿轮轴通过轴承固定在转换器壳体(2)上，所述第二小齿轮(7)和偏心飞 轮(3)之间共用的齿轮轴通过轴承固定在转换器壳体(2)上。2. 根据权利要求1所述的基于偏心飞轮的运动转换器，其特征在于:还包括设置在所述 齿条(1)上端的上吊环(4)和设置在所述转换器壳体(2)底部的下吊环(8)。3. -种带有权利要求1所述的基于偏心飞轮的运动转换器的减振装置，其特征在于:其 包括基于偏心飞轮的运动转换器(9)、阻尼器（10)和弹簧（12);所述运动转换器(9)、阻尼器 (10)和弹簧（12)并联设置，且所述运动转换器(9)、阻尼器（10)和弹簧（12)的两端分别接在 质量块(11)和地之间。4. 一种带有权利要求2所述的基于偏心飞轮的运动转换器的减振装置，其特征在于:其 包括基于偏心飞轮的运动转换器(9)、阻尼器（10)和弹簧（12);所述运动转换器(9)、阻尼器 (10)和弹簧（12)并联设置，且所述阻尼器（10)和弹簧（12)的两端分别接在质量块（11)和地 之间；所述运动转换器(9)的两端分别通过上吊环(4)和下吊环(8)与质量块（11)和地相连 接。
【专利摘要】本发明公开了一种基于偏心飞轮的运动转换器及带有该运动转换器的减振装置，属于振动控制领域，所述运动转换器包括转换器壳体、受力可移动的齿条、第一小齿轮、第二小齿轮、大齿轮和偏心飞轮；所述齿条与第一小齿轮相啮合，所述第一小齿轮和大齿轮同轴设置；所述大齿轮和第二小齿轮相啮合，所述第二小齿轮和偏心飞轮同轴设置；所述第一小齿轮和大齿轮之间共用的齿轮轴通过轴承固定在转换器壳体上，所述第二小齿轮和偏心飞轮之间共用的齿轮轴通过轴承固定在转换器壳体上；所述带有该运动转换器的减振装置包括运动转换器、阻尼器和弹簧；所述运动转换器、阻尼器和弹簧并联设置；本发明的优点是结构简单、减震效果显著。
【IPC分类】F16H19/04, F16H33/02, F16H57/00
【公开号】CN105626802
【申请号】CN201610130928
【发明人】申永军, 徐志彬, 邢海军, 李向红, 温少芳, 杨绍普, 牛江川
【申请人】石家庄铁道大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月9日