專利名稱：轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種機械技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置。
背景技術(shù)：
近些年來，電、磁流變材料領(lǐng)域發(fā)展迅速，這些材料可用于精密減振器、聯(lián)軸器、剎 車機構(gòu)等。這些材料由于具有在外部電場或磁場激勵下能夠產(chǎn)生流固耦合的變化而能夠因 此設(shè)計和制造一些既具有流體特性又可以具有固態(tài)特性的變阻尼變剛度裝置，受到業(yè)內(nèi)人 士愈來愈廣泛的重視。然而，由于電磁流變液的流固變化過程往往需要強電、磁場激勵才可 以實現(xiàn)，所以在實施激勵時通常需要施加高壓電場或大電流電磁場。所以截至目前，人們通 常認為基于磁流變液流固耦合的功能裝置在轉(zhuǎn)軸限速和轉(zhuǎn)速控制方面不適合。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索，中國專利文獻號CN101269258記載了一種“高樓逃生 裝置”中，其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速限制和控制機構(gòu)采用齒輪傳動和多齒輪嚙合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其中左、 右鏈輪均固裝在轉(zhuǎn)軸(1)上，左、右鏈輪上分別裝有左、右鏈環(huán)，左、右鏈環(huán)上等間距水平固 裝有一組橫杠(6)，轉(zhuǎn)軸(1)的左、右兩端分別固裝有左、右主動傘齒輪，左、右從動傘齒輪 分別固裝在左、右立軸上，左主、從傘齒輪相嚙合，右主、從傘齒輪相嚙合，左、右從動傘齒輪 上方的左、右立軸上分別固裝有左、右轉(zhuǎn)盤，左、右轉(zhuǎn)盤下端面的外邊緣的圓周方向均布多 個左、右立桿。這種機構(gòu)存在設(shè)計和結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)多、整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機械傳遞環(huán)節(jié)繁瑣。這種 不利之處主要是其沒有具備一種高效和便利的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動控制裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置，利用永 磁場激勵，無需電源，結(jié)構(gòu)簡單、部件少、體積小可以便利控制轉(zhuǎn)軸類機械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)動效果的裝置。具有轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方便、結(jié)構(gòu)緊湊、部件少，振動小、安全感好等優(yōu)點。本實用新型是通過以下兩種技術(shù)方案實現(xiàn)的，本實用新型包括主轉(zhuǎn)軸、殼體、第 一磁體、第二磁體和若干組螺旋葉片、變液箱殼和箱殼蓋板，其中主轉(zhuǎn)軸位于殼體中部，螺 旋葉片固定設(shè)置于主轉(zhuǎn)軸上，變液箱殼和箱殼蓋板分別設(shè)置于主轉(zhuǎn)軸上并位于螺旋葉片的 兩側(cè)，變液箱殼和箱殼蓋板之間設(shè)有磁流變液，第一磁體和第二磁體分別位于主轉(zhuǎn)軸上并 對稱設(shè)置。所述的殼體為變阻力箱或柔性殼體；所述的柔性殼體包括彈性外殼和剛性支 撐，其中剛性支撐的一端與彈性外殼相連接，另一端與第一磁體、第二磁體、變液箱殼或箱 殼蓋板相連接。所述的第一磁體與主轉(zhuǎn)軸的相接觸的位置以及第二磁體與主轉(zhuǎn)軸的相接觸的位 置均設(shè)有螺紋套管。所述的螺旋葉片、變液箱殼和箱殼蓋板的個數(shù)相匹配當所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置設(shè)有1個螺旋葉片時，該螺旋葉片固定設(shè)置于主轉(zhuǎn)軸中 部，第一磁體和第二磁體分別固定設(shè)置于螺旋葉片的對稱兩側(cè)；
3[0010]當所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置設(shè)有2個螺旋葉片時，該2個螺旋葉片以主轉(zhuǎn)軸中部為 對稱中心分設(shè)于兩側(cè)，第一磁體和第二磁體分別固定設(shè)置于2個螺旋葉片的對稱內(nèi)側(cè)；所述的第一磁體和第二磁體為永磁體、電磁線圈或電磁體中的任一一種且不同時 為導(dǎo)磁體。結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量較輕、無需復(fù)雜的機械減速傳動機構(gòu)。目前，利用機械傳動 減速機構(gòu)實現(xiàn)變速傳動，一般需要多個齒輪副的組合才能實現(xiàn)所需減速比傳動，齒輪尺寸 形式和數(shù)量多，相應(yīng)機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而本實用新型充分利用了磁流變液體的流固變化特性， 通過在變化磁場的激勵下只用一個磁流變體的變化阻尼就直接實現(xiàn)了變速轉(zhuǎn)動。

圖1為實施例1局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實施例2局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為實施例3結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為實施例3工作狀態(tài)示意圖。
具體實施方式
下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前 提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限 于下述的實施例。實施例1如圖1所示，本實施例包括主轉(zhuǎn)軸1、箱體3、螺旋葉片4、左螺紋套管5、右螺紋套 管6、變液箱殼7、箱殼蓋板8、第一磁體9、第二磁體10、變阻力箱蓋板11，其中變液箱殼7 與箱體3的內(nèi)壁固定連接，箱殼蓋板8與變液箱殼7密封連接，變阻力箱蓋板11與箱體3 固定連接，螺旋葉片4位于變液箱殼7中且與主轉(zhuǎn)軸1固定連接，左螺紋套管5和右螺紋套 管6分別與主轉(zhuǎn)軸1的相連接組成第一絲杠絲桿機構(gòu)和第二絲杠絲桿機構(gòu)，左螺紋套管5 與第一磁體9固定連接，右螺紋套管6與第二磁體10固定連接。變液箱殼7內(nèi)設(shè)有磁流變 液12。所述的第一磁體9或第二磁體10中的一個為永磁體、電磁體或?qū)Т朋w中的任意一 種，另一個為永磁體或電磁體中的任意一種。所述的第一絲杠絲桿機構(gòu)和第二絲杠絲桿機構(gòu)上設(shè)有相反方向的螺紋或僅其一 上設(shè)有螺紋。所述的主轉(zhuǎn)軸1與變阻力箱相2接觸的位置分別設(shè)有密封軸承13。本實用新型工作時主轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)過程致使第一和第二副絲杠絲桿傳動 機構(gòu)作用，最終帶動第一磁體9和第二磁體10逐漸靠近變液箱殼7，并使其中的磁流變液 12受到由弱到強的磁強激勵過程。由于，變液箱殼7中的磁流變液12具有隨外部磁場激勵 逐漸增強而由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鞴恬詈蠎B(tài)以至于當磁場足夠強時而變?yōu)楣虘B(tài)的特性，這樣在變 液箱殼7里被包裹在磁流變液12之中的螺旋葉片4，隨著磁流變液12的流固阻尼狀態(tài)的變 化，也隨之產(chǎn)生一個由快速轉(zhuǎn)動到慢速轉(zhuǎn)動以至于停止不動的過程。因此主轉(zhuǎn)軸1受到所 固連的螺旋葉片4的阻礙而減緩轉(zhuǎn)速甚至停止轉(zhuǎn)動。[0024]實施例2如圖2所示，本實施例設(shè)有兩組螺旋葉片4、變液箱殼7和箱殼蓋板8，其中，兩個 變液箱殼7分別固定設(shè)置于框架箱14的兩側(cè)且主轉(zhuǎn)軸1分別與兩個變液箱殼7通過密封 軸承13連接。第一磁體9和第二磁體10在框架箱14中通過與在主轉(zhuǎn)軸1上的左螺紋套 管5、右螺紋套管6的推動而產(chǎn)生逐漸靠近變液箱殼7，并使其中的磁流變液12受到由弱到 強的磁激勵過程，最終致使主轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動到得到控制。實施例3如圖3和圖4所示，本實施例包括主轉(zhuǎn)軸1、變液箱殼7、箱殼蓋板8、磁流變液 12、螺旋葉片4、彈性外殼16、第一磁體9、第二磁體10、剛性支撐17，其中主轉(zhuǎn)軸1穿過彈 性外殼16并且彈性外殼16與主轉(zhuǎn)軸1滑動接觸；螺旋葉片4位于變液箱殼7中且與主轉(zhuǎn) 軸1固定連接；主轉(zhuǎn)軸1與變液箱殼7接觸的位置分別設(shè)有密封軸承13 ；變液箱殼7內(nèi)設(shè) 有磁流變液12。第一磁體9、第二磁體10分別與彈性外殼16在主轉(zhuǎn)軸1方向上的兩個端 部通過剛性支撐17剛性連接，并且主轉(zhuǎn)軸1穿過第一磁體9、第二磁體10。第一磁體9、第 二磁體10與主轉(zhuǎn)軸1之間滑動連接。本實施例在工作時主轉(zhuǎn)軸1受到所固連的螺旋葉片4的阻礙而減緩轉(zhuǎn)速甚至停 止轉(zhuǎn)動的原理與第一種技術(shù)方案相同，只是技術(shù)方案二的本實施例實現(xiàn)第一磁體9和第二 磁體10逐漸靠近變液箱殼7，使磁流變液12產(chǎn)生作用是通過在彈性外殼16上與主轉(zhuǎn)軸1 垂直方向的端部施加拉力而伸長，導(dǎo)致彈性外殼16在與主轉(zhuǎn)軸1軸向產(chǎn)生相應(yīng)收縮；此時 該收縮力將推動剛性支撐17進而推動第一磁體9、第二磁體10向變液箱殼7靠近，最終實 現(xiàn)主轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動控制效果。在撤銷外部拉伸力作用時，彈性外殼16彈性恢復(fù)，帶動第一磁 體9和第二磁體10復(fù)位。對于以上各實施例，在它們結(jié)構(gòu)不變的情況下，第一磁體9和第二磁體10都是永 磁體的情形還可以改變成如下幾種組合形式之一1)第一磁體9是永磁體，第二磁體10是電磁體或電磁線圈； 2)第一磁體9是永磁體，第二磁體10是導(dǎo)磁體；3)第一磁體9是電磁體或電磁線圈，第二磁體10是電磁體或電磁線圈；4)第一磁體9是電磁體或電磁線圈，第二磁體10是導(dǎo)磁體；對于這種情形，每一個使用到的電磁體(或配對出現(xiàn)的電磁體)均需配備一個電 源或蓄電器。這種情形雖不利于便攜，但是由于電磁場的強弱可以通過施加在電磁體上的 電流強度進行控制，而使的加載在磁流變體上的磁場以電磁場和/或永磁多種復(fù)合形式出 現(xiàn)。磁場強度可以更大，調(diào)節(jié)變化更便利。另外，由于電磁體的加入，對于實施例的情形，相應(yīng)轉(zhuǎn)軸的速度可以通過電信號更 加方便控制。由于電磁體電流可以正反向加載，所以電磁體的磁場可以方便形成與其配對磁體 的磁場相同加強和相反減弱磁場強度的效果，對于控制整個裝置的阻力效果及下降速度起 到便利作用。特別是對于當磁流變體在磁場作用下完全固化后而使轉(zhuǎn)軸不易反向旋轉(zhuǎn)復(fù)位 時，可以通過電磁體產(chǎn)生相反磁場，來抵消另一個配對出現(xiàn)的磁體作用在磁流變體的磁場， 而是磁流變體“稀釋”，以便復(fù)位。對于采用導(dǎo)磁體替代永磁體或電磁體的情形，導(dǎo)磁體只能替代第一磁體9(電磁體或永磁體)或第二磁體10 (電磁體或永磁體)其中之一，此時導(dǎo)磁體只是通過改善磁路 磁導(dǎo)率起到加強磁場強度的效果。
權(quán)利要求一種轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置，包括主轉(zhuǎn)軸、殼體、第一磁體、第二磁體和若干組螺旋葉片、變液箱殼和箱殼蓋板，其特征在于主轉(zhuǎn)軸位于殼體中部，螺旋葉片固定設(shè)置于主轉(zhuǎn)軸上，變液箱殼和箱殼蓋板分別設(shè)置于主轉(zhuǎn)軸上并位于螺旋葉片的兩側(cè)，變液箱殼和箱殼蓋板之間設(shè)有磁流變液，第一磁體和第二磁體分別位于主轉(zhuǎn)軸上并對稱設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置，其特征是，所述的殼體為變阻力箱或柔 性殼體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置，其特征是，所述的柔性殼體包括彈性外 殼和剛性支撐，其中剛性支撐的一端與彈性外殼相連接，另一端與第一磁體、第二磁體、變 液箱殼或箱殼蓋板相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置，其特征是，所述的第一磁體與主轉(zhuǎn)軸的 相接觸的位置以及第二磁體與主轉(zhuǎn)軸的相接觸的位置均設(shè)有螺紋套管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置，其特征是，所述的螺旋葉片、變液箱殼和 箱殼蓋板的個數(shù)相匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置，其特征是，所述的螺旋葉片共1個， 該螺旋葉片固定設(shè)置于主轉(zhuǎn)軸中部，第一磁體和第二磁體分別固定設(shè)置于螺旋葉片的對稱 兩側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置，其特征是，所述的螺旋葉片共2個， 該2個螺旋葉片以主轉(zhuǎn)軸中部為對稱中心分設(shè)于兩側(cè)，第一磁體和第二磁體分別固定設(shè)置 于2個螺旋葉片的對稱內(nèi)側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置，其特征是，所述的第一磁體和第二磁體 為永磁體、電磁線圈或電磁體中的任一一種且不同時為導(dǎo)磁體。
專利摘要一種機械技術(shù)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制裝置，包括主轉(zhuǎn)軸、殼體、第一磁體、第二磁體和若干組螺旋葉片、變液箱殼和箱殼蓋板，其中主轉(zhuǎn)軸位于殼體中部，螺旋葉片固定設(shè)置于主轉(zhuǎn)軸上，變液箱殼和箱殼蓋板分別設(shè)置于主轉(zhuǎn)軸上并位于螺旋葉片的兩側(cè)，變液箱殼和箱殼蓋板之間設(shè)有磁流變液，第一磁體和第二磁體分別位于主轉(zhuǎn)軸上并對稱設(shè)置。本實用新型無需電源，結(jié)構(gòu)簡單、部件少、體積小可以便利控制轉(zhuǎn)軸類機械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動效果的裝置。具有轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方便、結(jié)構(gòu)緊湊、部件少，振動小、安全感好等優(yōu)點。
文檔編號F16F9/53GK201582341SQ20092031618
公開日2010年9月15日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者孟光, 楊斌堂 申請人:上海交通大學