磁流變阻尼鉸鏈及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉸鏈領(lǐng)域，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)阻尼力可調(diào)的磁流變阻尼鉸鏈及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉸鏈?zhǔn)怯脕磉B接兩個固體并允許兩者之間做轉(zhuǎn)動的機械裝置，主要應(yīng)用于門窗或櫥柜上。目前，生活中常用的鉸鏈大多沒有阻尼功能，使用在門，窗，櫥柜上的普通鉸鏈，當(dāng)有大風(fēng)或者大力推動門或窗時，會產(chǎn)生大的關(guān)閉力，撞擊后會發(fā)出巨大的聲響；而市面上已有的液壓阻尼鉸鏈，承載力小，旋轉(zhuǎn)阻尼力不可調(diào)、且阻尼只存在部分行程，旋轉(zhuǎn)角度通常小于120度。一種大旋轉(zhuǎn)角度，且在整個行程旋轉(zhuǎn)阻尼力可調(diào)的鉸鏈具有很大的實用價值。
[0003]磁流變液是一種新型的智能材料，在外磁場的作用下，能產(chǎn)生明顯的磁流變效應(yīng)，流體的屈服應(yīng)力和表觀粘度有2?3個數(shù)量級的變化，表現(xiàn)為類似固體的性質(zhì)，而當(dāng)撤除外加磁場的作用時，流體又恢復(fù)原來的流動性質(zhì)，即在液態(tài)和固態(tài)之間進行快速可逆的轉(zhuǎn)換，且這種轉(zhuǎn)換是在毫秒量級的時間內(nèi)完成的。該材料的響應(yīng)快(ms量級)、可逆性好(撤去磁場后，又恢復(fù)初始狀態(tài))、通過調(diào)節(jié)磁場大小來控制材料的力學(xué)性能連續(xù)變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是利用磁流變液阻尼可變的性能，提供一種旋轉(zhuǎn)阻尼力可調(diào)的磁流變阻尼鉸鏈及其工作方法。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明基于磁流變液的特殊性質(zhì)來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)阻尼力可調(diào)的磁流變阻尼鉸鏈。通過改變磁場來實現(xiàn)磁流變鉸鏈的旋轉(zhuǎn)阻尼力的改變；通過設(shè)置環(huán)形電阻的電阻值，使磁流變鉸鏈在全行程或部分行程有阻尼；通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，改變阻尼力的大小，從而實現(xiàn)阻尼力的大小以及阻尼位置的調(diào)節(jié)。
[0006]本發(fā)明包括第一連接片、第二連接片、第三連接片、軸、外套筒、可調(diào)電阻、電源；其中軸分為三段，依次為第一段軸、第二段軸、第三段軸；外套筒安裝于第二段軸外，外套筒兩端分別安裝端蓋及其密封圈；其中第二段軸具有活塞，活塞和外套筒之間具有磁流變液；外套筒外壁繞有線圈，外套筒設(shè)置有使用漏液螺釘封閉的漏液孔；第二連接片與外套筒固連；第一段軸和第三段軸均具有軸肩，第一連接片和第三連接片均具有筒狀結(jié)構(gòu)；第一連接片和第三連接片通過筒狀結(jié)構(gòu)分別套在第一段軸和第三段軸的軸肩上并通過螺釘固定；第三段軸末端還固定安裝有環(huán)形電阻；第一連接片在與環(huán)形電阻對應(yīng)位置安裝著電阻夾頭，電阻夾頭恰好夾住環(huán)形電阻；線圈的一端引出導(dǎo)線，導(dǎo)線依次連接環(huán)形電阻，電阻夾頭，可調(diào)電阻，電源，再與線圈的另一端相連，構(gòu)成一個回路；環(huán)形電阻分成若干扇形區(qū)域，不同扇形區(qū)域電阻值根據(jù)阻尼力設(shè)計需求確定。
[0007]磁流變阻尼鉸鏈具體的工作方法:磁流變阻尼鉸鏈的第一連接片連接一個物體，第二連接片和第二連接片共同連接另一個物體，兩物體有相對旋轉(zhuǎn)運動；當(dāng)物體運動時，軸與外套筒相對旋轉(zhuǎn)運動，活塞與外套筒的間隙處的磁流變液受到剪切產(chǎn)生阻尼力；電阻夾頭隨著軸與外套筒的相對旋轉(zhuǎn)運動在環(huán)形電阻表面移動，當(dāng)夾在電阻值較小的扇形區(qū)域時，電路的電流增大，磁流變液的磁場增大，使磁流變液的黏度增大，從而增加鉸鏈的阻尼力；當(dāng)電阻夾頭位于環(huán)形電阻其他有電阻的位置時，電路的電流減小，鉸鏈的阻尼力降低；當(dāng)需要人為設(shè)定鉸鏈阻尼力時，則改變可調(diào)電阻的阻值；減小電阻值，磁場強度變大，阻尼力變大；增大電阻值，磁場強度減小，阻尼力變小。
[0008]相比較現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，連接片易于安裝，可替換為不同的結(jié)構(gòu)；適用場合不局限于門，窗，櫥柜，可適用于連接任何需要相對旋轉(zhuǎn)運動的零件；
2.本發(fā)明相比較市面現(xiàn)有的鉸鏈，增加了阻尼的特性，可以在任意行程保持一定的阻尼，使鉸鏈連接的兩個部分沒有很大的碰撞力，也不產(chǎn)生大的響聲；相比現(xiàn)有的液壓阻尼鉸鏈，易于連接安裝，有更大的旋轉(zhuǎn)角度，而且阻尼的范圍以及大小都可調(diào)，滿足不同的場合的需求；
3.本發(fā)明可以實現(xiàn)連接片的相對固定與連接片微小阻尼狀態(tài)。當(dāng)需要連接片相對固定時，可將阻尼調(diào)至最大，如將鉸鏈用在門上，需要門固定不動的場合；當(dāng)需要連接片易于轉(zhuǎn)動，可將阻尼調(diào)至最小。
【附圖說明】
[0009]附圖1為磁流變阻尼鉸鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為圖1的俯視圖；
附圖3為圖1中環(huán)形電阻9，電阻夾頭10的結(jié)構(gòu)位置示意圖；
圖中標(biāo)號名稱:1.第一連接片，2.第二連接片，3.第三連接片，4.軸，4-1.第一軸段，4-2.第二軸段，4-3.第三軸段，5A.螺釘，5B.螺釘，6A.密封圈，6B.密封圈，7.外套筒，8A.端蓋，SB.端蓋，9.環(huán)形電阻，9A.導(dǎo)體片10.電阻夾頭，11.可調(diào)電阻，12.電源13.磁流變液，14.線圈，15.漏液螺釘，16.活塞。
[0010]【具體實施方式】:
下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。本實施例磁流變阻尼鉸鏈的連接片不拘于片的形式，可以為任意連接的結(jié)構(gòu)，連接片所連接的物體不僅局限于門，窗，櫥柜，還可以是任何需要旋轉(zhuǎn)連接的物體。
[0011]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明進行進一步的說明:
如圖1所示:本發(fā)明包括第一連接片1、第二連接片2、第三連接片3、軸4、外套筒7、可調(diào)電阻11、電源12 ；
軸4分為三段，依次為第一段軸4-1、第二段軸4-2、第三段軸4-3 ；
外套筒7安裝于第二段軸4-2外，外套筒7兩端分別安裝端蓋8A，8B，及其密封圈6A，6B，外套筒與端蓋螺紋連接；其中第二段軸4-2與活塞16過盈連接，活塞16和外套筒7之間具有磁流變液13 ;外套筒7外壁繞有線圈14，外套筒7中部設(shè)置有使用漏液螺釘15封閉的漏液孔；第二連接片2與外套筒7焊接；
第一段軸4-1和第三段軸4-3均具有軸肩，第一連接片I和第三連接片3均具有筒狀結(jié)構(gòu)；第一連接片I和第三連接片3通過筒狀結(jié)構(gòu)分別套在第一段軸4-1和第三段軸4-3的軸肩上并通過螺釘5A，5B固定；
第三段軸4-3末端還安裝有環(huán)形電阻9，由螺釘5B固定；上述第一連接片I在與環(huán)形電阻9對應(yīng)位置螺釘固定電阻夾頭10，電阻夾頭10恰好夾住環(huán)形電阻9 ；
線圈14的一端引出導(dǎo)線，導(dǎo)線依次連接環(huán)形電阻9，電阻夾頭10，可調(diào)電阻11，電源12,再與線圈14的另一端相連,構(gòu)成一個回路；
如圖2所示:環(huán)形電阻9分成若干扇形區(qū)域，不同扇形區(qū)域電阻值根據(jù)阻尼力設(shè)計需求確定。
[0012]磁流變阻尼鉸鏈具體的工作方法:磁流變阻尼鉸鏈的第一連接片I連接一個物體，第二連接片2和第二連接片3共同連接另一個物體，兩物體有相對旋轉(zhuǎn)運動；當(dāng)物體運動時，軸4與外套筒7相對旋轉(zhuǎn)運動，活塞16與外套筒7的間隙處的磁流變液13受到剪切產(chǎn)生阻尼力；電阻夾頭10隨著軸4與外套筒7的相對旋轉(zhuǎn)運動在環(huán)形電阻9表面移動，當(dāng)夾在電阻值較小的扇形區(qū)域時，電路的電流增大，磁流變液的磁場增大，使磁流變液的黏度增大，從而增加鉸鏈的阻尼力；當(dāng)電阻夾頭10位于環(huán)形電阻9其他有電阻的位置時，電路的電流減小，鉸鏈的阻尼力降低；
當(dāng)需要人為設(shè)定鉸鏈阻尼力時，則改變可調(diào)電阻11的阻值；減小電阻值，磁場強度變大，阻尼力變大；增大電阻值，磁場強度減小，阻尼力變小。
【主權(quán)項】
1.一種磁流變阻尼鉸鏈，其特征在于:包括第一連接片(I)、第二連接片(2)、第三連接片(3)、軸(4)、外套筒(7)、可調(diào)電阻(11)、電源(12)； 上述軸(4)分為三段，依次為第一段軸(4-1)、第二段軸(4-2)、第三段軸(4-3)； 上述外套筒(7)安裝于第二段軸(4-2)外，外套筒(7)兩端分別安裝端蓋(8A，8B)，及其密封圈^A，6B);其中第二段軸(4-2)具有活塞(16)，活塞(16)和外套筒(7)之間具有磁流變液(13 );外套筒(7 )外壁繞有線圈(14)，外套筒(7 )設(shè)置有使用漏液螺釘(15 )封閉的漏液孔；第二連接片(2)與外套筒(7)固連； 上述第一段軸(4-1)和第三段軸(4-3 )均具有軸肩，第一連接片(I)和第三連接片(3 )均具有筒狀結(jié)構(gòu)；第一連接片(I)和第三連接片(3 )通過筒狀結(jié)構(gòu)分別套在第一段軸(4-1)和第三段軸(4-3)的軸肩上并通過螺釘(5A，5B)固定； 上述第三段軸(4-3)末端還固定安裝有環(huán)形電阻(9);上述第一連接片(I)在與環(huán)形電阻(9)對應(yīng)位置安裝著電阻夾頭(10)，電阻夾頭(10)恰好夾住環(huán)形電阻(9)； 上述線圈(14)的一端引出導(dǎo)線，導(dǎo)線依次連接環(huán)形電阻(9)，電阻夾頭(10)，可調(diào)電阻(11)，電源(12)，再與線圈(14)的另一端相連，構(gòu)成一個回路； 上述環(huán)形電阻(9)分成若干扇形區(qū)域，不同扇形區(qū)域電阻值根據(jù)阻尼力設(shè)計需求確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變阻尼鉸鏈的工作方法，其特征在于: 磁流變阻尼鉸鏈的第一連接片(I)連接一個物體，第二連接片(2)和第二連接片(3)共同連接另一個物體，兩物體有相對旋轉(zhuǎn)運動；當(dāng)物體運動時，軸(4)與外套筒(7)相對旋轉(zhuǎn)運動，活塞(16)與外套筒(7)的間隙處的磁流變液(13)受到剪切產(chǎn)生阻尼力；電阻夾頭(10)隨著軸(4)與外套筒(7)的相對旋轉(zhuǎn)運動在環(huán)形電阻(9)表面移動，當(dāng)夾在電阻值較小的扇形區(qū)域時，電路的電流增大，磁流變液的磁場增大，使磁流變液的黏度增大，從而增加鉸鏈的阻尼力；當(dāng)電阻夾頭(10)位于環(huán)形電阻(9)其他有電阻的位置時，電路的電流減小，鉸鏈的阻尼力降低； 當(dāng)需要人為設(shè)定鉸鏈阻尼力時，則改變可調(diào)電阻(11)的阻值；減小電阻值，磁場強度變大，阻尼力變大；增大電阻值，磁場強度減小，阻尼力變小。
【專利摘要】一種磁流變阻尼鉸鏈及其工作方法，涉及鉸鏈領(lǐng)域。它包括分為三段的軸（4）。外套筒（7）安裝于第二段軸（4-2）外，第二連接片（2）與外套筒（7）固連；活塞(16)和外套筒（7）之間具有磁流變液（13）；上述第一連接片（1）和第三連接片（3）分別套在第一段軸（4-1）和第三段軸（4-3）的軸肩上；上述第三段軸（4-3）末端還固定安裝有環(huán)形電阻（9）；上述第一連接片（1）安裝著電阻夾頭（10），電阻夾頭（10）恰好夾住環(huán)形電阻（9）；上述線圈（14）的一端引出導(dǎo)線，導(dǎo)線依次連接環(huán)形電阻（9），電阻夾頭（10），可調(diào)電阻（11），電源（12），再與線圈（14）的另一端相連，構(gòu)成一個回路。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。
【IPC分類】F16F9-53, F16C11-04
【公開號】CN104533932
【申請?zhí)枴緾N201410779824
【發(fā)明人】周瑾, 王彤, 徐園平, 金超武, 劉松
【申請人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月17日