專利名稱：軸系扭振減振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軸系扭振減振器，它安裝在軸系傳動(dòng)系中的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與從動(dòng)系統(tǒng)之間，用于較為徹底地衰減軸系中過大的扭振和沖擊幅值，并且抑制軸系共振區(qū)的共振振幅和傳遞大的扭矩。
背景技術(shù)：
本發(fā)明所涉及的軸系扭振減振器的彈性機(jī)構(gòu)與周向短直彈簧雙質(zhì)量飛輪(Dual Mass Flywheel-Circum ferential Short Spring, DMF-CSS)的彈性機(jī)構(gòu)較為相似，即采用組合彈簧來實(shí)現(xiàn)長弧形彈簧的功能，并具有良好的非線性特性，能夠?qū)崿F(xiàn)減振器彈性特性的分級，DMF-CSS彈性機(jī)構(gòu)中的緩沖減振元件為單股螺旋彈簧(單股簧)。為了保證傳遞足夠大的轉(zhuǎn)矩，DMF-CSS的彈性機(jī)構(gòu)由2組組合彈簧組成，布置在第一質(zhì)量和彈簧蓋盤形成的彈簧室內(nèi)，由驅(qū)動(dòng)盤將這2組組合彈簧并聯(lián)起來。每組組合彈簧由分布半徑相同的5個(gè)直螺旋彈簧，借助于滑塊和彈簧帽串聯(lián)而成，各組組合彈簧中對應(yīng)零件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和布置參數(shù)相同。組合彈簧中的彈簧帽和滑塊是彈性機(jī)構(gòu)組件中的重要零件，它們是組合彈簧的滑動(dòng)支架和導(dǎo)向件，同時(shí)起限位作用，實(shí)現(xiàn)了用直螺旋彈簧沿圓周方向傳遞力的功能，使得每個(gè)組合彈簧相當(dāng)于一個(gè)長弧形彈簧；此外，彈簧帽和滑塊既可以防止彈簧與第一質(zhì)量直接接觸，又可限制每個(gè)彈簧的最大變形量，是實(shí)現(xiàn)減振器彈性特性分級的必要條件。具體而言，當(dāng)減振器扭轉(zhuǎn)角增大到使第一級彈簧兩側(cè)的滑塊和彈簧帽相接觸時(shí)，該級彈簧不再變形。此時(shí)組合彈簧的總剛度由初始條件下所有彈簧的串聯(lián)剛度轉(zhuǎn)變?yōu)槠溆鄰椈傻拇?lián)剛度，則減振器總扭轉(zhuǎn)剛度增大，由此實(shí)現(xiàn)扭振減振器彈性特性的分級。因此，這種DMF-CSS型扭振減振器的彈性特性分級取決于各級彈簧的線剛度相對大小。以車輛軸系運(yùn)行工況為研究對象，由于其運(yùn)行工況十分復(fù)雜，單級彈性特性曲線不能滿足各種工況下的緩沖減振要求，則將DMF-CSS型扭振減振器各彈簧剛度設(shè)計(jì)的不同，便可獲得良好的非線性特性(多級彈性特性)，如圖1所示。這樣既能滿足怠速時(shí)小扭轉(zhuǎn)剛度以降低系統(tǒng)固有頻率的需要，又能滿足行駛工況時(shí)大扭轉(zhuǎn)剛度以傳遞大扭矩的需要。但是實(shí)踐證明，扭轉(zhuǎn)剛度發(fā)生突然變化會引起變速箱齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生沖擊載荷和噪聲，即所謂的剛度躍變現(xiàn)象。研究表明，車輛怠速工況是易發(fā)生剛度躍變的典型工況，而怠速又是人們最為關(guān)注的工況，此外，目前廣泛應(yīng)用的周向長弧形螺旋彈簧雙質(zhì)量飛輪(Dual Mass Flywhel-Circum ferential Spring,DMF-CS)雖然能夠滿足各種不同工況下的緩沖減振隔振要求，但是在分級時(shí)也會出現(xiàn)剛度躍變現(xiàn)象，因此消除這種剛度躍變現(xiàn)象具有重要的實(shí)際意義。目前能夠?qū)崿F(xiàn)無剛度躍變現(xiàn)象(也稱為硬非線性彈性特性)的扭振減振器只有徑向彈簧雙質(zhì)量飛輪扭振減振器(Dual MassFlywheel-Radial Spring, DMF-RS)和四連桿-彈性機(jī)構(gòu)型扭振減振器(Dual Mass Flywheel-Quadrangle Spring DMF-QS)。但是它們也存在不可忽略的缺點(diǎn)，其中DMF-RS由于受到徑向尺寸空間的限制，直彈簧有效圈數(shù)較少，最大傳遞扭矩有限，只能與小扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配，其使用范圍受到限制；而DMF-QS的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且加工制造成本較高，因此也難以被廣泛采用。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠消除剛度躍變現(xiàn)象，具有優(yōu)良的緩沖減振降噪效果的軸系扭振減振器。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明中采用了如下的技術(shù)方案一種軸系扭振減振器，包括主動(dòng)端、從動(dòng)端和彈性機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)在于，所述主動(dòng)端包括對合連接成空腔盤狀體的外殼一和外殼二 ；所述從動(dòng)端包括同軸設(shè)置于外殼一和外殼二的腔室內(nèi)的從動(dòng)盤；主動(dòng)端通過滑動(dòng)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在從動(dòng)端上；所述從動(dòng)盤軸心處具有從動(dòng)系統(tǒng)連接孔，主動(dòng)端上對應(yīng)從動(dòng)系統(tǒng)連接孔設(shè)置有匹配的開孔；所述從動(dòng)盤周邊外側(cè)至主動(dòng)端空腔內(nèi)周壁之間具有用于安裝彈性機(jī)構(gòu)的環(huán)形的彈簧室，彈簧室內(nèi)均布設(shè)置有三組固定在主動(dòng)端上的驅(qū)動(dòng)塊，每組驅(qū)動(dòng)塊包括兩個(gè)對稱且間隔設(shè)置的驅(qū)動(dòng)塊，其間隔內(nèi)具有一個(gè)由從動(dòng)盤上延伸出的凸起部分；所述彈性機(jī)構(gòu)包括由三組驅(qū)動(dòng)塊隔開的三組組合彈簧，每組組合彈簧包括剛度依次增大的三個(gè)多股簧單元，分別為一級多股簧單元、二級多股簧單元和三級多股簧單元；三個(gè)多股簧單元之間通過兩個(gè)滑塊隔開，所述一級多股簧單元內(nèi)部套接有導(dǎo)桿一，所述二級多股簧單元內(nèi)部套接有導(dǎo)桿二，所述導(dǎo)桿一和導(dǎo)桿二的長度分別小于一級多股簧單元和二級多股簧單元的長度；所述從動(dòng)盤上還均布設(shè)置有三個(gè)弧形的滑孔，滑孔內(nèi)具有兩端固定在外殼一和外殼二上的止動(dòng)銷，所述滑孔兩端半圓弧面為滑孔極限位置，當(dāng)主動(dòng)端和從動(dòng)端相對轉(zhuǎn)動(dòng)使得止動(dòng)銷由初始位置滑動(dòng)至滑孔極限位置時(shí)，所述三組組合彈簧被壓縮至最大工作變形狀態(tài)。本發(fā)明的關(guān)鍵構(gòu)思為用多股簧單元替代彈性機(jī)構(gòu)中的單股螺旋彈簧來作為緩沖減振彈性元件。由于多股簧的各股鋼絲在壓縮變形過程中相互摩擦和耦合，可以吸收能量， 具有抗沖擊性能好，強(qiáng)度高，吸振緩沖減振效果好等特點(diǎn)，因此當(dāng)軸系的動(dòng)負(fù)載荷增加時(shí)， 可以使小扭轉(zhuǎn)剛度平穩(wěn)過渡到大扭轉(zhuǎn)剛度，因此避免了剛度躍變現(xiàn)象的出現(xiàn)；具備更加優(yōu)良的緩沖減振降噪效果。上述技術(shù)方案實(shí)施時(shí)，每組驅(qū)動(dòng)塊的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)塊的端面位于同一平面上，從而可以均勻的傳遞力和運(yùn)動(dòng)，提高傳遞效率。實(shí)施時(shí)，在保證有足夠內(nèi)部空間的前提下，外殼一與外殼二的結(jié)構(gòu)、外部形狀、尺寸參數(shù)和螺栓孔個(gè)數(shù)等與所連接的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和從動(dòng)系統(tǒng)相匹配，從而可以順利安裝在相應(yīng)的軸系中。外殼一和外殼二可以通過八個(gè)均布的螺栓和三個(gè)止動(dòng)銷聯(lián)接成為一個(gè)整體，從而構(gòu)成主動(dòng)端，主動(dòng)端通過螺栓和輸入軸可以與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接。通過調(diào)整從動(dòng)盤的截面形狀和厚度，從而可以獲得所需要的從動(dòng)端慣量。技術(shù)方案中導(dǎo)桿一、導(dǎo)桿二和滑塊是組合彈簧的滑動(dòng)支架和導(dǎo)向件，同時(shí)起限位作用，可以防止多股簧單元與主動(dòng)端中的外殼內(nèi)壁直接接觸，又可限制每個(gè)彈簧的最大壓縮量，是實(shí)現(xiàn)減振器彈性特性分級的必要條件。實(shí)施時(shí)，為確保多股簧不會與彈簧室內(nèi)壁相接觸，各多股簧的外徑均小于彈簧室的直徑，以防止多股簧由于與內(nèi)壁摩擦而出現(xiàn)被磨損現(xiàn)象。另外，多股簧單元在安裝的時(shí)候有一定的預(yù)變形，以保證彈性機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊性，防止出現(xiàn)額外的振動(dòng)和噪聲。另外，實(shí)施時(shí)在各組組合彈簧的三個(gè)多股簧單元和彈簧室中加入適量的粘性油脂(彈簧室的密閉性良好，也可通過彈簧護(hù)片來對內(nèi)部油脂或潤滑油進(jìn)行密封)，可以起阻尼作用，同時(shí)又對多股簧起潤滑作用。其中所述多股簧單元中的彈簧是由多根細(xì)鋼線合并繞成一定長度的螺旋彈簧，稱為多股螺旋彈簧(簡稱多股簧)。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)化，所述多股簧單元為將相應(yīng)的多股簧兩端頭簧圈進(jìn)行并圈后再分別焊接一個(gè)剛性墊圈所形成的構(gòu)件，這樣可以防止多股簧出現(xiàn)散簧現(xiàn)象并使得多股簧的軸向受力均勻；同時(shí)，一級多股簧單元和二級多股簧單元中只有一個(gè)多股簧，而且它們的右端剛性墊圈均開有通孔，通孔直徑與對應(yīng)的導(dǎo)桿一和導(dǎo)桿二直徑匹配，從而方便裝配；三級多股簧單元由兩個(gè)旋向相反的多股簧套接并聯(lián)而成，且三級多股簧兩端焊接的剛性墊圈無通孔。這樣，三級多股簧單元可以獲得較大的剛度以滿足傳遞大扭矩的工作要求， 同時(shí)采用兩個(gè)旋向相反的多股簧套接并聯(lián)，可以使得三級多股簧受力更均衡，受壓縮變形時(shí)不容易發(fā)生側(cè)歪現(xiàn)象。作為又一優(yōu)化，所述外殼一或外殼二的內(nèi)表面還通過所述止動(dòng)銷固定設(shè)置有摩擦盤，當(dāng)主動(dòng)端相對從動(dòng)端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，摩擦盤與從動(dòng)盤之間形成起阻尼作用的摩擦，抑制共振扭振幅值。通過合理地調(diào)整摩擦盤與從動(dòng)盤之間的正壓力值，能夠獲得合適的摩擦阻尼系數(shù)， 從而在共振區(qū)有效地抑制共振扭振幅值。本發(fā)明還單獨(dú)公開了一種軸系扭振減振器，包括主動(dòng)端、從動(dòng)端和彈性機(jī)構(gòu)，所述主動(dòng)端包括對合連接成空腔盤狀體的兩個(gè)外殼，所述從動(dòng)端包括同軸且可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置于外殼內(nèi)的從動(dòng)盤，所述彈性機(jī)構(gòu)設(shè)置于主動(dòng)端、從動(dòng)端之間，其特征在于，所述外殼的內(nèi)部還固定設(shè)置有摩擦盤，當(dāng)主動(dòng)端相對從動(dòng)端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，摩擦盤與從動(dòng)盤之間形成起阻尼作用的摩擦，抑制共振扭振幅值。這種減振器跟背景技術(shù)所述減振器相比，由于增設(shè)了摩擦盤，利用摩擦盤與從動(dòng)盤之間的摩擦，得到一定的摩擦阻尼，通過合理地調(diào)整摩擦盤與從動(dòng)盤之間的正壓力值，能夠獲得合適的摩擦阻尼系數(shù)，從而在共振區(qū)有效地抑制共振扭振幅值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明軸系扭振減振器的結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制造，它采用多股簧單元作為彈性元件，由于多股簧在受力變形時(shí)各股鋼絲間產(chǎn)生的接觸壓力引起的相互摩擦和耦合可以吸收能量，使多股簧本身具有較好的抗沖擊性能和緩沖作用。因此，結(jié)合軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)減振器的無剛度躍變現(xiàn)象，可知該減振器在工作時(shí)也不會出現(xiàn)由于剛度突然變化而引起變速箱齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的沖擊載荷和噪聲，具有更為優(yōu)良的緩沖減振、緩沖和降噪效果，基于它的理想的硬非線性彈性特性，該減振器對寬頻帶的激勵(lì)力矩也具有緩沖減振效果，即拓寬了軸系扭振減振器緩沖減振降噪的頻率范圍。另外由多股簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)知，當(dāng)多股螺旋彈簧承受一定載荷時(shí)，載荷按一定比例分配到各股簧絲上，使其產(chǎn)生軸向變形，由于每股簧絲上受到的載荷小，彈簧指數(shù)大，曲率小，因此多股簧的動(dòng)力強(qiáng)度較高，壽命約為單股螺旋彈簧在相同載荷條件下的3 4倍，因此，在保證其它零部件工作壽命相同的前提下，軸系扭振減振器具有更長的工作壽命并且能夠傳遞較大的扭矩。由該軸系扭振減振器的特點(diǎn)可知，它具有廣泛的應(yīng)用范圍，在船舶、軍艦、機(jī)床和車輛等軸系中均可以起到理想的減振、降噪和緩沖作用，能夠充分滿足這些軸系動(dòng)力傳動(dòng)系對扭振減振器緩沖減振性能的要求。


圖1為背景技術(shù)所述現(xiàn)有扭振減振器多級彈性剛度躍變示意圖。圖2為本發(fā)明去掉三分之一外殼二的軸系扭振減振器的結(jié)構(gòu)主視圖。
圖3為圖2的A-A視圖。圖4為圖2的B-B視圖。圖5為去掉外殼二的軸系扭振減振器的結(jié)構(gòu)主視圖。圖6為軸系扭振減振器的左視圖。圖7為軸系扭振減振器彈性機(jī)構(gòu)單組彈簧中的一級多股簧單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為軸系扭振減振器彈性機(jī)構(gòu)單組彈簧中的二級多股簧單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為軸系扭振減振器彈性機(jī)構(gòu)單組彈簧中的三級多股簧單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為用單股簧作為彈性元件時(shí)的軸系扭振減振器的對應(yīng)扭轉(zhuǎn)剛度特性曲線圖。圖11為用多股簧單元作為彈性元件時(shí)的軸系扭振減振器的對應(yīng)扭轉(zhuǎn)剛度特性曲線。各圖中標(biāo)記和構(gòu)件名稱對應(yīng)關(guān)系如下表
權(quán)利要求
1.一種軸系扭振減振器，包括主動(dòng)端、從動(dòng)端和彈性機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述主動(dòng)端包括對合連接成空腔盤狀體的外殼一(1)和外殼二(8)；所述從動(dòng)端包括同軸設(shè)置于外殼一 (1)和外殼二(8)的腔室內(nèi)的從動(dòng)盤(1 ；主動(dòng)端通過滑動(dòng)軸承(16)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在從動(dòng)端上；所述從動(dòng)盤(13)軸心處具有從動(dòng)系統(tǒng)連接孔，主動(dòng)端上對應(yīng)從動(dòng)系統(tǒng)連接孔設(shè)置有匹配的開孔；所述從動(dòng)盤(13)周邊外側(cè)至主動(dòng)端空腔內(nèi)周壁之間具有用于安裝彈性機(jī)構(gòu)的環(huán)形的彈簧室(3)，彈簧室(3)內(nèi)均布設(shè)置有三組固定在主動(dòng)端上的驅(qū)動(dòng)塊(6)，每組驅(qū)動(dòng)塊包括兩個(gè)對稱且間隔設(shè)置的驅(qū)動(dòng)塊(6)，其間隔內(nèi)具有一個(gè)由從動(dòng)盤(1 上延伸出的凸起部分；所述彈性機(jī)構(gòu)包括由三組驅(qū)動(dòng)塊(6)隔開的三組組合彈簧，每組組合彈簧包括剛度依次增大的三個(gè)多股簧單元，分別為一級多股簧單元(5)、二級多股簧單元(10)和三級多股簧單元(1 ；三個(gè)多股簧單元之間通過兩個(gè)滑塊( 隔開，所述一級多股簧單元(5) 內(nèi)部套接有導(dǎo)桿一 G)，所述二級多股簧單元(10)內(nèi)部套接有導(dǎo)桿二(11)，所述導(dǎo)桿一(4) 和導(dǎo)桿二(U)的長度分別小于一級多股簧單元( 和二級多股簧單元(10)的長度；所述從動(dòng)盤(13)上還均布設(shè)置有三個(gè)弧形的滑孔，滑孔內(nèi)具有兩端固定在外殼一(1)和外殼二 (8)上的止動(dòng)銷(15)，所述滑孔兩端半圓弧面為滑孔極限位置(14)，當(dāng)主動(dòng)端和從動(dòng)端相對轉(zhuǎn)動(dòng)使得止動(dòng)銷(1 由初始位置滑動(dòng)至滑孔極限位置時(shí)，所述三組組合彈簧被壓縮至最大工作變形狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的軸系扭振減振器，其特征在于，所述多股簧單元為將相應(yīng)的多股簧兩端頭簧圈進(jìn)行并圈后再分別焊接一個(gè)剛性墊圈00)所形成的構(gòu)件；所述一級多股簧單元和二級多股簧單元中只有一個(gè)多股簧，而且它們的右端剛性墊圈00)均開有通孔， 通孔直徑與對應(yīng)的導(dǎo)桿一(4)和導(dǎo)桿二(11)直徑匹配，從而方便裝配；三級多股簧單元由兩個(gè)旋向相反的多股簧套接并聯(lián)而成，且三級多股簧兩端焊接的剛性墊圈00)無通孔。
3.如權(quán)利要求1或2所述的軸系扭振減振器，其特征在于，所述外殼一(1)或外殼二 (8)的內(nèi)表面還通過所述止動(dòng)銷(1 固定設(shè)置有摩擦盤(18)，當(dāng)主動(dòng)端相對從動(dòng)端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，摩擦盤(18)與從動(dòng)盤(1 之間形成起阻尼作用的摩擦，抑制共振扭振幅值。
4.一種軸系扭振減振器，包括主動(dòng)端、從動(dòng)端和彈性機(jī)構(gòu)，所述主動(dòng)端包括對合連接成空腔盤狀體的兩個(gè)外殼，所述從動(dòng)端包括同軸且可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置于外殼內(nèi)的從動(dòng)盤，所述彈性機(jī)構(gòu)設(shè)置于主動(dòng)端、從動(dòng)端之間，其特征在于，所述外殼的內(nèi)部還固定設(shè)置有摩擦盤，當(dāng)主動(dòng)端相對從動(dòng)端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，摩擦盤與從動(dòng)盤之間形成起阻尼作用的摩擦，抑制共振扭振幅值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軸系扭振減振器，它主要包括主動(dòng)端、從動(dòng)端和彈性機(jī)構(gòu)。主動(dòng)端包括外殼一、外殼二、驅(qū)動(dòng)塊及止動(dòng)銷，從動(dòng)盤與從動(dòng)系統(tǒng)通過內(nèi)花鍵聯(lián)接在一起，稱為從動(dòng)端，其中主動(dòng)端通過滑動(dòng)軸承支承在從動(dòng)端上，兩部分可以實(shí)現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動(dòng)，主、從動(dòng)端之間連接有彈性機(jī)構(gòu)，彈性機(jī)構(gòu)中的緩沖減振彈性元件不是傳統(tǒng)的單股螺旋彈簧，而是由多股簧單元組成。本發(fā)明采用多股簧單元作為軸系扭振減振器的緩沖減振元件，消除了目前廣泛應(yīng)用的扭振減振器中存在的剛度躍變現(xiàn)象，使扭振減振器具有更加優(yōu)良的緩沖減振效果。另外，該新型扭振減振器具有結(jié)構(gòu)簡單、工作壽命長、傳遞效率高以及能夠傳遞大扭矩的特點(diǎn)，從而能夠在軸系中被廣泛采用。
文檔編號F16F15/121GK102174949SQ20111006076
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者廉超, 張干清, 徐紅亮, 楊俊杰, 龔憲生 申請人:重慶大學(xué)