基于磁流變阻尼器和彈簧的變剛度變阻尼減振器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于磁流變阻尼器和彈簧的變剛度變阻尼減振器，在所述的磁流變阻尼器的外側(cè)滑動(dòng)安裝一個(gè)外缸體，所述外缸體內(nèi)安裝的彈簧和磁流變阻尼器的活塞桿連接，當(dāng)所述的磁流變阻尼器和彈簧受到外界壓力振動(dòng)時(shí)，所述的外缸體在磁流變阻尼器的外側(cè)滑動(dòng)，改變了整個(gè)減震器的行程，同時(shí)，通過給磁流變阻尼器的通電線圈通電，通過改變磁流變液的形狀來(lái)改變減震器的阻尼。 本發(fā)明通過磁流變阻尼器和彈簧的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)減震器剛度和阻尼的變化，本發(fā)明減振器行程大，可以滿足需要行程大的減振器的環(huán)境。
【專利說明】基于磁流變阻尼器和彈簧的變剛度變阻尼減振器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種減振器，尤其涉及基于磁流變阻尼器和彈簧的變剛度變阻尼減振器。

【背景技術(shù)】
[0002]振動(dòng)在人們的日常生活中隨處可見，例如經(jīng)常使用的手表、剃須刀等都存在著振動(dòng)。在很多機(jī)械的運(yùn)作中巧妙地運(yùn)用著振動(dòng)，但是也有很多情況下振動(dòng)會(huì)給人們的工作帶來(lái)不利的影響，它會(huì)引起結(jié)構(gòu)體的疲勞，大大縮短了機(jī)械器件的使用壽命。
[0003]由于科技的迅猛發(fā)展，人們對(duì)許多場(chǎng)合下的減振器要求越來(lái)越嚴(yán)格，這就使得很多傳統(tǒng)的減振器已經(jīng)不能滿足在特定場(chǎng)合下的減振要求。而由彈簧系統(tǒng)組成的傳統(tǒng)減振器，因?yàn)槭艿綇椈勺陨硇再|(zhì)的約束，無(wú)法做到改變自身的阻尼和剛度來(lái)適應(yīng)特定場(chǎng)合的需要，這就使得很多場(chǎng)合下放棄使用彈簧系統(tǒng)作為減振主體，它的不可變性無(wú)法滿足具體場(chǎng)合的要求。
[0004]磁流變液現(xiàn)今是一種用途廣泛，性能優(yōu)良的智能材料。磁流變液是一種可控的流體液，它是由高磁導(dǎo)率、低磁滯性的顆粒和非磁導(dǎo)性的液體混合而成的。根據(jù)組成和性能的不同，可將磁流變液分為4種類型:
1、微米磁性顆粒-非磁性載液型磁流變液。這是一種經(jīng)典型磁流變液，采用微米尺寸的順磁或軟磁材料的顆粒和低磁導(dǎo)率的載液，且具有較強(qiáng)的磁流變效應(yīng)。
[0005]2、納米磁性顆粒-非磁性載液型磁流變液。它是用30 nm的鐵氧體粉分散溶于非磁性載液中制成的非膠體懸浮液，且具有非常好的沉淀穩(wěn)定性，屈服應(yīng)力可達(dá)4kPa。
[0006]3、非磁性顆粒-磁性載液型磁流變液。這種磁流變液是用微米級(jí)的非磁性顆粒分散溶于磁性載液中制成的懸浮液，磁流變效應(yīng)較低。
[0007]4、磁性顆粒-磁性載液型磁流變液。這種磁流變液是用微米級(jí)的磁性顆粒分散溶于磁性載液中制成的懸浮液，磁性載液加強(qiáng)了磁性顆粒間的作用力，從而增強(qiáng)了磁流變效應(yīng)。
[0008]當(dāng)周圍無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，磁流變液表現(xiàn)出很好的液體流動(dòng)性；當(dāng)周圍存在磁場(chǎng)時(shí)，磁流變液則在短時(shí)間內(nèi)粘度迅速增加，表現(xiàn)出固體的形態(tài)特性；且這種變化是可逆的，即當(dāng)周圍環(huán)境恢復(fù)到無(wú)磁場(chǎng)狀態(tài)下時(shí)，磁流變液就會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的液體流動(dòng)的狀態(tài)。就因?yàn)樗哂羞@樣的特殊性質(zhì)，所以現(xiàn)今的許多阻尼器的設(shè)計(jì)中都包含著磁流變液。
[0009]雖然磁流變液有著可變阻尼進(jìn)而改變阻尼器剛度的特性，但是如果僅僅使用它來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)減振器的話還是會(huì)存在一定的不足，那就是減振器的行程小，對(duì)于要求減振器擁有行程大的場(chǎng)合就不適用。所以就要設(shè)計(jì)出既可改變阻尼也可改變剛度的可控減振器，而且該減振器還要求行程大。
[0010]現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大多都是可變阻尼減振器，而且減振器的行程也受到限制，如國(guó)內(nèi)專利:N0201110253379公開了一種磁流變阻尼器，將阻尼器工作壓力與密封結(jié)構(gòu)隔絕開來(lái)，以此減緩磨損程度，延長(zhǎng)阻尼器使用壽命；N0201110378234公開了一種新型磁流變阻尼器，通過在活塞槽內(nèi)設(shè)置永磁環(huán)，增強(qiáng)了勵(lì)磁線圈通電時(shí)的磁場(chǎng)，從而增強(qiáng)缸體內(nèi)處于可控狀態(tài)的磁流變阻尼力?？梢钥闯鲞@兩個(gè)專利所設(shè)計(jì)的減振器只是具有了變阻尼的效果，沒有變剛度的特性，且明顯的不足就是其行程是固定的，對(duì)于要求大行程的場(chǎng)合下未必適用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種可改變阻尼，可改變剛度，且滿足需要行程大的場(chǎng)合下的可控減振器。
[0012]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種基于磁流變阻尼器和彈簧組合式的變剛度變阻尼減振器，包括倒U型外缸體，所述的倒U型外缸體頂端外部固定連接件，底部?jī)啥藘?nèi)側(cè)焊接有軸銷，其特征在于:還包中心缸筒，所述中心缸筒外側(cè)設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱滑道，所述的倒U型外缸體通過軸銷滑配安裝在中心缸筒外側(cè)；所述的中心缸筒內(nèi)部設(shè)有活塞，頂部密封有端蓋，形成內(nèi)腔，端蓋上設(shè)有通孔，活塞上連接的活塞桿穿過通孔延伸到倒U型外缸體內(nèi)，倒U型外缸體內(nèi)的彈簧一端相連，所述彈簧的另一端固定連接在倒U型外缸體頂端內(nèi)部；所述的中心缸筒內(nèi)的活塞中纏繞有通電線圈一，通電線圈一外側(cè)的活塞上開設(shè)有流通通道，所述的中心缸筒內(nèi)的活塞下方還設(shè)有滑動(dòng)活塞，所述的滑動(dòng)活塞以下區(qū)域?yàn)閮?chǔ)能腔，所述的中心缸筒底端外部還有連接件二。
[0013]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，一種基于磁流變阻尼器和彈簧組合式的變剛度變阻尼減振器，包括倒U型外缸體，所述的倒U型外缸體頂端外部固定連接件，兩端底部焊接軸銷，其特征在于:還包中心缸筒，中心缸筒外側(cè)套有旁側(cè)缸筒，旁側(cè)缸筒外側(cè)設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱滑道，所述的倒U型外缸體通過兩個(gè)軸銷滑配安裝在旁側(cè)缸筒外側(cè)；所述的旁側(cè)缸筒和中心缸筒之間形成旁腔，所述的中心缸筒頂端密封端蓋形成內(nèi)腔；所述的端蓋也密封旁側(cè)缸筒，所述的端蓋上開有通孔，所述的活塞上連接的活塞桿穿過通孔延伸到倒U型外缸體內(nèi)，并和倒U型外缸體內(nèi)的彈簧一端相連，所述彈簧的另一端固定連接在倒U型外缸筒頂端內(nèi)部；所述中心缸筒內(nèi)的活塞中纏繞有通電線圈一，通電線圈一外側(cè)的活塞上開設(shè)有流通通道，所述的中心缸筒外側(cè)中間纏繞有通電線圈二，所述中心缸筒內(nèi)的活塞下方還設(shè)有滑動(dòng)活塞，所述的滑動(dòng)活塞以下區(qū)域?yàn)閮?chǔ)能腔，所述中心缸筒上還設(shè)有連通旁腔和內(nèi)腔的閥門，所述的中心缸筒底端外部還連接有連接件二。
[0014]所述的內(nèi)腔、旁腔、儲(chǔ)能腔中填充有自制的微米磁性顆粒-非磁性載液型磁流變液。
[0015]所述的彈簧由不導(dǎo)磁材料制作而成。
[0016]本發(fā)明巧妙運(yùn)用了磁流變液的特殊性質(zhì)與彈簧組合起來(lái)，由此來(lái)實(shí)時(shí)控制減振器的阻尼和剛度，從而達(dá)到最好的減振效果。而且此次發(fā)明將磁流變阻尼器與彈簧進(jìn)行組合，不僅使減振器實(shí)時(shí)可變，而且還擴(kuò)大了減振器的行程。當(dāng)磁流變阻尼器的線圈不通電時(shí)，它的周圍不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，所以磁流變液就以流態(tài)的形式存在；當(dāng)磁流變阻尼器的線圈通電飽和時(shí)，它的周圍充滿磁場(chǎng)，所以磁流變液以固態(tài)的形式存在。還可以根據(jù)需求在精確計(jì)算后向線圈輸入適當(dāng)?shù)碾娏饕赃_(dá)到所需的磁流變液的形態(tài)，也即減振器具體的阻尼與剛度。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
1、可以根據(jù)具體環(huán)境要求來(lái)改變減振器的阻尼，適用于很多不同情況下的環(huán)境場(chǎng)合，按照環(huán)境的變化所產(chǎn)生不同的振動(dòng)情況來(lái)確定減振器的阻尼和剛度，以達(dá)到最佳的減振效果;
2、該減振器行程大，可以滿足需要行程大的減振器的環(huán)境；
3、該減振器實(shí)時(shí)可控，高度智能化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的具體實(shí)施例一結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖2為本發(fā)明的具體實(shí)施例二的改進(jìn)結(jié)構(gòu)剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，一種基于磁流變阻尼器和彈簧組合式的變剛度變阻尼減振器，包括倒U型外缸體9，所述的倒U型外缸體9頂端外部固定連接件，兩端底部?jī)?nèi)側(cè)焊接有軸銷，其特征在于:還包中心缸筒5，中心缸筒5外側(cè)設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱滑道10，所述的倒U型外缸體9通過軸銷滑配安裝在中心缸筒5外側(cè)；所述的中心缸筒4內(nèi)部設(shè)有活塞14，頂部密封端蓋12，形成內(nèi)腔13，端蓋上設(shè)有通孔，活塞14上連接的活塞桿6穿過通孔延伸到倒U型外缸體9內(nèi)，并和倒U型外缸體9內(nèi)的彈簧7 —端相連，彈簧7的另一端固定連接在所述的倒U型外缸體9頂端內(nèi)部；所述的中心缸筒5內(nèi)的活塞14中纏繞有通電線圈一 4，通電線圈一4外側(cè)的活塞上開設(shè)有流通通道3，所述的中心缸筒內(nèi)5的活塞14下方還設(shè)有滑動(dòng)活塞2，所述的滑動(dòng)活塞2以下區(qū)域?yàn)閮?chǔ)能腔1，所述的中心缸筒5底端外部還連接有連接件二。
[0020]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，一種基于磁流變阻尼器和彈簧組合式的變剛度變阻尼減振器，包括倒U型外缸體9，所述的倒U型外缸體9頂端外部固定連接件，兩端底部焊接軸銷，其特征在于:還包中心缸筒5，中心缸筒5外側(cè)套有旁側(cè)缸筒16，旁側(cè)缸筒16外側(cè)設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱滑道10，所述的倒U型外缸體9通過兩個(gè)軸銷滑配安裝在旁側(cè)缸筒16外側(cè)；所述的旁側(cè)缸筒16和中心缸筒5之間形成旁腔11，所述的中心缸筒5頂端密封端蓋12形成內(nèi)腔13 ;所述的端蓋12也密封旁側(cè)缸筒16，所述的端蓋12上開有通孔，所述的中心缸筒5內(nèi)設(shè)有活塞14，所述的活塞14上連接的活塞桿6穿過通孔延伸到倒U型外缸體9內(nèi)，并和倒U型外缸體9內(nèi)的彈簧7 —端相連，彈簧7的另一端固定連接在所述的倒U型外缸體9頂端內(nèi)部；所述中心缸筒5內(nèi)的活塞14中纏繞有通電線圈一 4，通電線圈一 4外側(cè)的活塞上開設(shè)有流通通道3，所述的中心缸筒5外側(cè)中間纏繞有通電線圈二，所述中心缸筒5內(nèi)的活塞14下方還設(shè)有滑動(dòng)活塞2，所述的滑動(dòng)活塞2以下區(qū)域?yàn)閮?chǔ)能腔I，所述中心缸筒上還設(shè)有連通旁腔和內(nèi)腔的閥門15，所述的中心缸筒5底端外部還連接有連接件二。
[0021]所述的內(nèi)腔13、旁腔11、儲(chǔ)能腔I中填充有自制的微米磁性顆粒-非磁性載液型磁流變液。
[0022]所述的彈簧7由不導(dǎo)磁材料制作而成。
[0023]當(dāng)活塞桿6相對(duì)于中心缸筒5運(yùn)動(dòng)時(shí)擠壓內(nèi)腔13中的磁流變液，倒U型外缸體9就會(huì)在滑道10上滑動(dòng)來(lái)改變行程，當(dāng)向通電線圈一 4中通入一定電流后，活塞14在運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)使內(nèi)腔13中的磁流變液產(chǎn)生變化，達(dá)到變剛度變阻尼的效果。
[0024]進(jìn)一步的，當(dāng)活塞桿6相對(duì)于中心缸筒5上下運(yùn)動(dòng)時(shí)不斷擠壓內(nèi)腔13中的磁流變液時(shí)會(huì)引起內(nèi)部體積的變化，此時(shí)滑動(dòng)活塞2和蓄能腔I就會(huì)對(duì)整個(gè)阻尼器進(jìn)行行程補(bǔ)償，即補(bǔ)償由此產(chǎn)生的體積變化，在中心缸筒5中可以加入通電線圈二，這樣再在中心缸筒5外部增加一個(gè)旁腔11，旁腔11將中心缸筒5及其內(nèi)腔13囊括起來(lái)，旁腔11中也是充滿了磁流變液，當(dāng)場(chǎng)合要求更高剛度和更大阻尼時(shí)，可以向中心缸筒5的通電線圈二通入一定的電流，此時(shí)閥門15處于打開狀態(tài)，當(dāng)不需要用到旁腔11中的磁流變液時(shí)，斷開中心缸筒5的通電線圈4的電流，關(guān)閉閥門15即可，旁側(cè)缸筒16則將旁腔11中的磁流變液密封于旁腔11中，當(dāng)彈簧7發(fā)生彈性形變時(shí)，倒U型外部缸體9將會(huì)在旁側(cè)缸體16的滑道10上滑動(dòng)，以此來(lái)改變整個(gè)磁流變阻尼器的行程。
[0025]由于在使用時(shí)，通過連接件接收由外界的決定頻率迫一定的力，該力壓迫彈簧7和磁流變阻尼器，在知道了外界這個(gè)頻率后，可以向通電線圈一和二中通入一定的電流，使其改變自身磁流變液的形態(tài)性質(zhì)，當(dāng)不通電流時(shí)，不產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁流變液以流態(tài)形態(tài)存在；當(dāng)通入飽和的電流時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，磁流變液以固體形態(tài)存在；當(dāng)通入較少電流時(shí)，磁流變液形態(tài)介于流態(tài)和固態(tài)之間，由于阻尼是指任何振動(dòng)系統(tǒng)在振動(dòng)中，由于外界作用或系統(tǒng)本身固有的原因引起的振動(dòng)幅度逐漸下降的特性，以及此一特性的量化表征，阻尼力計(jì)算公式為:F=-cv，c為粘性阻尼系數(shù)，V為運(yùn)動(dòng)速度，磁流變液可根據(jù)環(huán)境來(lái)改變自身的阻尼，也即整個(gè)減振器可變阻尼，剛度是指材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力，其計(jì)算公式為:K=F/X, F為所受到的外力，X為由于受力所產(chǎn)生的形變，由于有彈簧的存在所以使整個(gè)減振器具有了變剛度的特性，且因彈簧的存在使得整個(gè)減振器擁有著行程大的特點(diǎn)，故使得所設(shè)計(jì)的減振器可根據(jù)外界環(huán)境來(lái)改變阻尼，也可改變剛度，以此達(dá)到最佳的減振效果，且?guī)в行谐檀蟮奶攸c(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于磁流變阻尼器和彈簧組合式的變剛度變阻尼減振器，包括倒U型外缸體，所述的倒U型外缸體頂端外部固定連接件，底部?jī)啥藘?nèi)側(cè)焊接有軸銷，其特征在于:還包中心缸筒，所述中心缸筒外側(cè)設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱滑道，所述的倒U型外缸體通過軸銷滑配安裝在中心缸筒外側(cè)；所述的中心缸筒內(nèi)部設(shè)有活塞，頂部密封有端蓋，形成內(nèi)腔，端蓋上設(shè)有通孔，活塞上連接的活塞桿穿過通孔延伸到倒U型外缸體內(nèi)，和倒U型外缸體內(nèi)的彈簧一端相連，所述彈簧的另一端固定連接在倒U型外缸體頂端內(nèi)部；所述中心缸筒內(nèi)的活塞中纏繞有通電線圈一，通電線圈一外側(cè)的活塞上開設(shè)有流通通道；所述中心缸筒內(nèi)的活塞下方還設(shè)有滑動(dòng)活塞，所述的滑動(dòng)活塞以下區(qū)域?yàn)閮?chǔ)能腔，所述的中心缸筒底端外部還連接有連接件二。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變阻尼器和彈簧組合式的減振器，其特征在于:所述的內(nèi)腔和儲(chǔ)能腔中填充有微米磁性顆粒-非磁性載液型磁流變液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變阻尼器和彈簧組合式的減振器，其特征在于:所述的彈簧由不導(dǎo)磁材料制作而成。
【文檔編號(hào)】F16F9/53GK104315073SQ201410421887
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】鄧華夏, 張進(jìn), 梁超佳, 于連棟, 李衛(wèi)華, 孫帥帥 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)