而成，且磁瓦數(shù)量相同。磁瓦的充磁方向沿徑向，且交替變化。當(dāng)外磁環(huán)I和內(nèi)磁環(huán)2處于圖3(b)所示的相對(duì)位置，由它們組成的磁力彈簧產(chǎn)生的磁力矩為零，但磁剛度為負(fù)值，且數(shù)值最大。當(dāng)外磁環(huán)I和內(nèi)磁環(huán)2的相對(duì)位置偏離圖2(b)所示情形，磁剛度將發(fā)生變化，磁剛度與扭轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系如圖5所示。可以看出，在平衡位置附近的小范圍內(nèi)，磁剛度基本不變，具有較好的均勻性。所述外殼4和內(nèi)軸5通過(guò)橡膠彈簧3連接，連接方式如圖2所示。如此，當(dāng)外殼4相對(duì)于內(nèi)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，橡膠彈簧3發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，因此產(chǎn)生扭矩作用，該扭矩迫使內(nèi)軸5和外殼4同時(shí)運(yùn)動(dòng)。在聯(lián)軸器處于平衡位置時(shí)(圖3(b)所示位置)，由于磁力矩為零，故總力矩僅由橡膠彈簧3提供;而磁剛度為負(fù)，故總剛度由橡膠彈簧3的正剛度和磁力彈簧的負(fù)剛度決定，總剛度如圖6所示?？梢钥闯?，由于在平衡位置附近小范圍內(nèi)，負(fù)的磁剛度抵消了橡膠彈簧3的正剛度，因此總剛度很小。所述軸承6是為了限制內(nèi)軸5相對(duì)于外殼4的軸向運(yùn)動(dòng)和徑向運(yùn)動(dòng)，保證內(nèi)軸5只能相對(duì)外殼4發(fā)生扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0025]該聯(lián)軸器實(shí)際工作中與主動(dòng)軸、從動(dòng)軸的連接方式如圖4所示，7為主動(dòng)軸、8為從動(dòng)軸、9為電機(jī)、10為轉(zhuǎn)子。
[0026]負(fù)剛度扭轉(zhuǎn)磁力彈簧是本發(fā)明的設(shè)計(jì)關(guān)鍵，須保證磁力彈簧的剛度特性達(dá)到圖5所示狀態(tài)。在圖3所示的磁力彈簧中，組成外磁環(huán)I和內(nèi)磁環(huán)2的磁瓦的角寬度大小相同。實(shí)際上，為了使磁力彈簧在平衡位置附近較寬的角位移范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的負(fù)剛度，應(yīng)使組成外磁環(huán)I和內(nèi)磁環(huán)2的磁瓦的角寬度存在差值。
[0027]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，所述外磁環(huán)I和內(nèi)磁環(huán)2采用汝鐵硼材料。
[0028]本發(fā)明的工作原理如下:本發(fā)明一種準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器，其功能是將穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)力矩從主動(dòng)軸傳遞到從動(dòng)軸，同時(shí)隔離擾動(dòng)力矩，避免傳遞到從動(dòng)軸。在聯(lián)軸器的橡膠彈簧3處于自由狀態(tài)時(shí)，外磁環(huán)I和內(nèi)磁環(huán)2的磁瓦不正對(duì)，而存在角度差θο，如圖3(a)所示。當(dāng)主動(dòng)軸7帶動(dòng)外殼4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外殼4和內(nèi)軸5產(chǎn)生發(fā)生相對(duì)角位移，在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，該相對(duì)角位移恰為θο(允許在θο附近的小范圍內(nèi)波動(dòng))。此時(shí)，外磁環(huán)I和內(nèi)磁環(huán)2的磁瓦正好相對(duì)，如圖3(b)，磁力矩為零，磁剛度1為負(fù)值;而橡膠彈簧的扭矩為Kr0Q，扭轉(zhuǎn)剛度為Kr。磁剛度Km剛好抵消橡膠彈簧的正剛度Kr。因此，在聯(lián)軸器處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，其扭矩僅由橡膠彈簧的扭矩Kr0Q決定，不受磁力彈簧影響，這保證了聯(lián)軸器提供驅(qū)動(dòng)力矩的能力；而動(dòng)態(tài)剛度Kr-KmS本為零，則扭轉(zhuǎn)共振頻率趨于零，低頻隔振能力增強(qiáng)，隔振頻帶顯著提尚O
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器，包括外殼(4)，設(shè)置在外殼(4)內(nèi)的內(nèi)軸(5)，其特征在于:所述內(nèi)軸(5)—端與外殼(4)底部通過(guò)橡膠彈簧(3)連接，所述橡膠彈簧(3)為齒式橡膠彈簧，其內(nèi)圈和內(nèi)軸(5)端部的齒互相卡緊，外圈和外殼(4)內(nèi)壁上的齒互相卡緊，從而保證外殼(4)扭轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)內(nèi)軸(5)—起轉(zhuǎn)動(dòng);外磁環(huán)(I)固定在外殼(4)內(nèi)壁上，內(nèi)磁環(huán)(2)固定在內(nèi)軸(5)外周圈上，外磁環(huán)(I)和內(nèi)磁環(huán)(2)構(gòu)成磁力彈簧;軸承(6)夕卜圈和外殼(4)配合，內(nèi)圈和內(nèi)軸(5)配合，軸承(6)用于限制內(nèi)軸(5)相對(duì)于外殼(4)的軸向運(yùn)動(dòng)和徑向運(yùn)動(dòng);所述橡膠彈簧(3)為彈性連接件，其扭轉(zhuǎn)剛度為正，主要用來(lái)提供驅(qū)動(dòng)力矩；當(dāng)橡膠彈簧(3)無(wú)扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，外磁環(huán)(I)和內(nèi)磁環(huán)(2)的瓦片相互錯(cuò)開(kāi)，此時(shí)，聯(lián)軸器未處于工作狀態(tài)；當(dāng)聯(lián)軸器處于工作狀態(tài)時(shí)，橡膠彈簧(3)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，對(duì)應(yīng)于外磁環(huán)(I)和內(nèi)磁環(huán)(2)處于互斥的狀態(tài)，此時(shí)，外磁環(huán)(I)的瓦片正好和內(nèi)磁環(huán)(2)的瓦片正對(duì)，且相對(duì)的瓦片充磁方向恰好相反，因此由外磁環(huán)(I)和內(nèi)磁環(huán)(2)構(gòu)成的磁力彈簧產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剛度為負(fù);所述外殼(4)底部的孔用來(lái)連接主動(dòng)軸，內(nèi)軸(5)遠(yuǎn)離底部一端的孔用來(lái)連接從動(dòng)軸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器，其特征在于:當(dāng)聯(lián)軸器處于工作狀態(tài)時(shí)，磁力彈簧不產(chǎn)生磁力矩，故橡膠彈簧(3)的扭轉(zhuǎn)力矩不受影響；但磁力彈簧能夠產(chǎn)生很大的負(fù)剛度Km，會(huì)抵消橡膠彈簧(3)的正剛度Kr;通過(guò)選取外磁環(huán)(I)和內(nèi)磁環(huán)(2)的幾何參數(shù)時(shí)，能夠使其產(chǎn)生的負(fù)剛度Km近似于橡膠彈簧的正剛度Kr，SPKm=Kr;則負(fù)磁剛度完全抵消橡膠彈簧(3)的正剛度，從而使總剛度達(dá)到準(zhǔn)零狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器，其特征在于:所述外磁環(huán)(I)和內(nèi)磁環(huán)(2)均由若干磁瓦拼接而成，磁瓦充磁方向沿徑向，且按照指向圓心、背離圓心的方式交替變化。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器，其特征在于:所述外磁環(huán)(I)和內(nèi)磁環(huán)(2)的磁瓦數(shù)量相同，均為2N，N為整數(shù)，N根據(jù)需要設(shè)計(jì)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器，其特征在于:所述外磁環(huán)(I)和內(nèi)磁環(huán)(2)采用強(qiáng)磁性材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器，其特征在于:所述外殼(4)采用非導(dǎo)磁或弱導(dǎo)磁材料。
【專利摘要】一種準(zhǔn)零剛度聯(lián)軸器，包括外殼，設(shè)置在外殼內(nèi)的內(nèi)軸，內(nèi)軸一端與外殼底部通過(guò)橡膠彈簧連接，橡膠彈簧為齒式橡膠彈簧，其內(nèi)圈和內(nèi)軸端部的齒互相卡緊，外圈和外殼內(nèi)壁上的齒互相卡緊，保證外殼扭轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)內(nèi)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；外磁環(huán)固定在外殼內(nèi)壁上，內(nèi)磁環(huán)固定在內(nèi)軸外周圈上，外磁環(huán)和內(nèi)磁環(huán)構(gòu)成磁力彈簧；軸承外圈和外殼配合，內(nèi)圈和內(nèi)軸配合，用于限制內(nèi)軸相對(duì)于外殼的軸向運(yùn)動(dòng)和徑向運(yùn)動(dòng)；通過(guò)選取外磁環(huán)和內(nèi)磁環(huán)的幾何參數(shù)時(shí)，使其產(chǎn)生的負(fù)剛度近似于橡膠彈簧的正剛度，從而使總剛度達(dá)到準(zhǔn)零狀態(tài)；本發(fā)明聯(lián)軸器既能有效傳遞驅(qū)動(dòng)力矩，又能隔離擾動(dòng)力矩，具有很寬的隔振頻帶，而且對(duì)低頻擾動(dòng)具有很好的隔離效果；該聯(lián)軸器可用于解決轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的扭振問(wèn)題，特別適用于精密轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。
【IPC分類】F16F15/127, F16D1/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105526270
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610032023
【發(fā)明人】鄭宜生, 路廣霖, 張希農(nóng), 羅亞軍, 張亞紅, 謝石林
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2016年1月18日