本發(fā)明屬于機(jī)械加工振動(dòng)抑制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種兩自由度的剪切式磁流變液阻尼器。

背景技術(shù)：
磁流變液阻尼器是利用磁流變效應(yīng)制造的阻尼連續(xù)可調(diào)器件，其中工作液為磁流變液。磁流變液是由可磁化粒子、基液及添加劑組成的懸浮液，在無外加磁場作用時(shí)，磁流變液中的可磁化粒子任意地分布在基液中，具有良好的流動(dòng)性；當(dāng)受到外加磁場作用時(shí)，可磁化粒子將沿著磁力線排列成鏈狀結(jié)構(gòu)，其屈服剪切應(yīng)力迅速增大，從流體狀態(tài)迅速變?yōu)轭惞腆w狀態(tài)，屈服應(yīng)力的大小和外加磁場的強(qiáng)弱有關(guān)，當(dāng)磁場撤去后，又能迅速回復(fù)良好的流動(dòng)性。目前市面上的磁流變液阻尼器都采用剪切-閥式的結(jié)構(gòu)，如中國專利CN201210292603.4公開了一種雙出桿磁流變液阻尼器及其密封結(jié)構(gòu)，其包括缸體、端蓋、活塞，缸體兩端與活塞的活塞桿之間分別設(shè)有用于密封的四氟墊片和銅墊片，如果活塞與缸體之間產(chǎn)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則會(huì)使得旋轉(zhuǎn)精度得不到保證，振動(dòng)和抖動(dòng)會(huì)比較大。因此，不能確定該結(jié)構(gòu)阻尼器可適用于車削加工中的薄壁盤類零件的振動(dòng)擬制。另外，上述這類磁流變液阻尼器，活塞上只有在線圈兩旁的軸肩與缸體的徑向間隙較小，其它部位與缸體的徑向間隙比較大，這樣活塞在軸向移動(dòng)時(shí)，磁流變液對(duì)磁流變液的阻力就比較大，因此，這類磁流變液阻尼器的最小阻尼力約為300N,由于阻尼力太大，難以滿足機(jī)械加工的精加工的減震要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種兩自由度的剪切式磁流變液阻尼器，其能保證活塞與缸筒的相對(duì)回轉(zhuǎn)精度，同時(shí)由于活塞與缸筒的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這又防止了磁流變液磁性粒子的沉降。為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種兩自由度的剪切式磁流變液阻尼器，其特征在于，包括缸體、活塞、導(dǎo)向環(huán)、線圈、密封圈和軸用卡簧，其中，所述缸體包括缸筒和兩個(gè)端蓋，所述缸筒中空，其內(nèi)設(shè)置有磁流變液，所述兩個(gè)端蓋分別安裝在所述缸筒的左右兩端；所述活塞的軸線水平設(shè)置并且其貫穿所述缸體，所述活塞上設(shè)置有導(dǎo)向環(huán)環(huán)形安裝槽、線圈環(huán)形安裝槽、密封圈環(huán)形安裝槽和軸用卡簧環(huán)形安裝槽；所述導(dǎo)向環(huán)的數(shù)量為兩個(gè)，所述導(dǎo)向環(huán)環(huán)形安裝槽的數(shù)量相應(yīng)為兩個(gè)，每個(gè)導(dǎo)向環(huán)分別安裝在一所述導(dǎo)向環(huán)環(huán)形安裝槽處并且固定套接在所述活塞上，每個(gè)導(dǎo)向環(huán)的外側(cè)壁均與所述缸筒的內(nèi)壁接觸，以用于支撐所述活塞并使缸筒與活塞能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；此外，每個(gè)所述導(dǎo)向環(huán)均采用聚四氟乙烯制成；所述線圈安裝在所述線圈環(huán)形安裝槽處并且固定套接在所述活塞上，其與所述缸筒的內(nèi)壁之間存在間隙并且位于兩個(gè)導(dǎo)向環(huán)之間；所述密封圈的數(shù)量為兩個(gè)，所述密封圈環(huán)形安裝槽的數(shù)量相應(yīng)設(shè)置為兩個(gè)，每個(gè)密封圈分別安裝在一所述密封圈環(huán)形安裝槽處并且固定套接在所述活塞上，每個(gè)密封圈的外側(cè)壁均與所述缸筒的內(nèi)壁接觸，以用于密封所述缸筒內(nèi)的磁流變液；所述線圈和兩個(gè)導(dǎo)向環(huán)均位于這兩個(gè)密封圈之間；所述軸用卡簧的數(shù)量為兩個(gè)，所述軸用卡簧環(huán)形安裝槽的數(shù)量相應(yīng)設(shè)置為兩個(gè)，每個(gè)軸用卡簧分別安裝在一所述軸用卡簧環(huán)形安裝槽處并且固定套接在所述活塞上，所述缸體、線圈、兩個(gè)導(dǎo)向環(huán)和兩個(gè)密封圈均位于這兩個(gè)軸用卡簧之間，并且兩個(gè)所述軸用卡簧的間距大于所述缸體的左右長度，以使所述缸體能沿著左右方向移動(dòng)。優(yōu)選地，每個(gè)所述端蓋在靠近所述缸筒的一側(cè)上均設(shè)置有環(huán)形凹槽，所述缸筒的左右兩側(cè)在對(duì)應(yīng)于所述環(huán)形凹槽的位置均設(shè)置有環(huán)形凸臺(tái)，所述環(huán)形凸臺(tái)伸入所述環(huán)形凹槽內(nèi)。優(yōu)選地，所述缸筒的左側(cè)設(shè)置有壓板，以用于固定待加工零件。優(yōu)選地，所述活塞的右端固定安裝有活塞固定座，以用于將所述活塞固定到機(jī)床上。優(yōu)選地，所述活塞位于所述缸筒內(nèi)的部位與所述缸筒內(nèi)壁存在徑向間距，并且該徑向間距的最大值為1.4mm。優(yōu)選地，所述磁流變液阻尼器的最大阻尼力為100N?？傮w而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：1)在實(shí)際使用過程中，缸體通過壓板與工件直接固定，活塞與機(jī)床固定，由于在活塞與缸筒間增加了導(dǎo)向環(huán)，這樣既能保證活塞和缸筒的軸向運(yùn)動(dòng)精度，又能保證活塞與缸筒的相對(duì)回轉(zhuǎn)精度，同時(shí)由于活塞與缸筒的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這又防止了磁流變液磁性粒子的沉降。2)在缸筒前后兩端面設(shè)計(jì)了環(huán)狀凸臺(tái)，在端蓋端面設(shè)計(jì)了環(huán)形凹槽與環(huán)形凸臺(tái)配合，提高了阻尼器運(yùn)動(dòng)部件的回轉(zhuǎn)精度，另外一方面提高端蓋的密封性能。3)在缸體外采用兩軸用卡簧限制阻尼器行程的設(shè)計(jì)，裝配容易，方便調(diào)整行程的大小。附圖說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。參照?qǐng)D1，一種兩自由度的剪切式磁流變液阻尼器，包括缸體、活塞2、導(dǎo)向環(huán)8、線圈6、密封圈9和軸用卡簧4，其中，所述缸體包括缸筒7和兩個(gè)端蓋5，所述缸筒7中空，其內(nèi)設(shè)置有磁流變液(在缸筒7上開有注液孔，用于磁流變液的注入)；所述兩個(gè)端蓋5分別安裝在所述缸筒7的左右兩端；所述活塞2的軸線水平設(shè)置并且其貫穿所述缸體(從兩端蓋5上穿過)，所述活塞2上設(shè)置有導(dǎo)向環(huán)環(huán)形安裝槽、線圈環(huán)形安裝槽、密封圈環(huán)形安裝槽和軸用卡簧環(huán)形安裝槽；所述導(dǎo)向環(huán)8的數(shù)量為兩個(gè)，所述導(dǎo)向環(huán)環(huán)形安裝槽的數(shù)量相應(yīng)為兩個(gè)，每個(gè)導(dǎo)向環(huán)8分別安裝在一所述導(dǎo)向環(huán)環(huán)形安裝槽處并且固定套接在所述活塞2上，每個(gè)導(dǎo)向環(huán)8的外側(cè)壁均與所述缸筒7的內(nèi)壁接觸，以用于支撐所述活塞2并使缸筒7與活塞2能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；此外，每個(gè)所述導(dǎo)向環(huán)8均采用聚四氟乙烯制成；所述線圈6安裝在所述線圈環(huán)形安裝槽處并且固定套接在所述活塞2上，其與所述缸筒7的內(nèi)壁之間存在間隙并且位于兩個(gè)導(dǎo)向環(huán)8之間；所述密封圈9的數(shù)量為兩個(gè)，所述密封圈環(huán)形安裝槽的數(shù)量相應(yīng)設(shè)置為兩個(gè)，每個(gè)密封圈9分別安裝在一所述密封圈環(huán)形安裝槽處并且固定套接在所述活塞2上，每個(gè)密封圈9的外側(cè)壁均與所述缸筒7的內(nèi)壁接觸，以用于密封所述缸筒7內(nèi)的磁流變液；活塞2與缸筒7之間由于有聚四氟乙烯材料的導(dǎo)向環(huán)8支撐，因此它們存在兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是沿軸向方的直線運(yùn)動(dòng)，另外一個(gè)是兩部件的相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述線圈6和兩個(gè)導(dǎo)向環(huán)8均位于這兩個(gè)密封圈9之間，其中線圈6的線頭焊接軟導(dǎo)線從活塞2內(nèi)的中心孔中引出；所述軸用卡簧4的數(shù)量為兩個(gè)，所述軸用卡簧環(huán)形安裝槽的數(shù)量相應(yīng)設(shè)置為兩個(gè)，每個(gè)軸用卡簧4分別安裝在一所述軸用卡簧環(huán)形安裝槽處并且固定套接在所述活塞2上，所述缸體、線圈6、兩個(gè)導(dǎo)向環(huán)8和兩個(gè)密封圈9均位于這兩個(gè)軸用卡簧4之間，并且兩個(gè)所述軸用卡簧4的間距大于所述缸體的左右長度，以使所述缸筒7能沿著左右方向移動(dòng)。軸用卡簧4位于缸體的外部，其用來限制缸體的行程，缸體行程的調(diào)整可以通過改變軸用卡簧環(huán)形安裝槽的位置，進(jìn)而改變軸用卡簧4的安裝位置，或改變軸用卡簧4的厚度尺寸來完成。進(jìn)一步，每個(gè)所述端蓋5在靠近所述缸筒的一側(cè)上均設(shè)置有環(huán)形凹槽，所述缸筒7的左右兩側(cè)在對(duì)應(yīng)于所述環(huán)形凹槽的位置均設(shè)置有環(huán)形凸臺(tái)，所述環(huán)形凸臺(tái)伸入所述環(huán)形凹槽內(nèi)。每個(gè)端蓋5分別通過四個(gè)螺栓10安裝在缸筒7上，通過端蓋5端面的環(huán)形凹槽和缸筒7端面的環(huán)形凸臺(tái)配合，來確保它們的軸心共線。進(jìn)一步，所述缸筒的左側(cè)設(shè)置有壓板11，以用于固定待加工零件。缸筒7的前端面上開有安裝壓板11的孔，通過壓板11將缸體的前端面安裝在被待加工工件內(nèi)孔上，在振動(dòng)控制過程中，缸體會(huì)隨著待加工工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)會(huì)對(duì)待加工工件產(chǎn)生一個(gè)軸向的阻尼力。進(jìn)一步，所述活塞2的右端固定安裝有活塞固定座，以用于將所述活塞2固定到機(jī)床上?；钊潭ㄗɑ钊麏A緊支座1和活塞夾緊支蓋3，兩者配合夾緊活塞2，并且可以固定到機(jī)床上。進(jìn)一步，所述活塞2位于所述缸筒7內(nèi)的部位與所述缸筒7內(nèi)壁存在徑向間距，并且該徑向間距的最大值為1.4mm。這樣的間距設(shè)置，可以使得磁流變液分布在活塞與缸筒7之間的間隙內(nèi)，活塞在沿軸向移動(dòng)時(shí)，其不會(huì)像現(xiàn)有的磁流變液阻尼器那樣受到磁流變液的很大的阻力，而是受到磁流變液的阻力比較小，因此能滿足精加工的要求。進(jìn)一步，所述磁流變液阻尼器的最大阻尼力為100N。在機(jī)床上對(duì)待加工零件進(jìn)行精加工時(shí)，如果像現(xiàn)有的磁流變液阻尼器那樣阻尼力較大，則達(dá)不到減震的效果，因此本磁流變液阻尼器的阻尼力設(shè)計(jì)的比較小，能滿足機(jī)械加工的精加工的要求。該阻尼力大小的調(diào)節(jié)可以通過改變活塞與缸筒的徑向間距、線圈的匝數(shù)等參數(shù)來調(diào)節(jié)。本發(fā)明在線圈6兩側(cè)增加了導(dǎo)向環(huán)8，其作用在于提高缸筒7和活塞2相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的精度，也能提高缸筒7軸向運(yùn)動(dòng)的精度，由于缸筒7和活塞2之間存在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這又提高了磁流變液中的磁性粒子的穩(wěn)定性。在端蓋5端面和缸筒7端面分別設(shè)計(jì)了環(huán)形凹槽和環(huán)形凸臺(tái)，這一方面提高了磁流變液阻尼器的同軸度，另一方面改善了端部的密封性能。本發(fā)明采用剪切式的結(jié)構(gòu)(最大阻尼力100N左右)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、裝卸方便、行程便于調(diào)整，相對(duì)目前市面上剪切-閥式的結(jié)構(gòu)(最小阻尼力300N左右)，產(chǎn)生的阻尼力較小，能滿足工件精加工過程中的小阻尼力的要求。在沒有給線圈6通電的情況時(shí)，磁流變液阻尼器和普通的油壓阻尼器工作方式和原理一樣；當(dāng)給線圈6通電后，磁流變液阻尼器的阻尼力大小會(huì)隨著線圈6內(nèi)電流的大小改變而改變，該過程是連續(xù)可逆的。本發(fā)明的裝配過程如下：首先在活塞2上繞上線圈6，在線端焊接較軟的導(dǎo)線，將導(dǎo)線從活塞2的中空位置穿出，線圈6繞好后涂上AB膠進(jìn)行固定及密封處理；然后安裝導(dǎo)向環(huán)8及密封圈9，再將端蓋5安裝在缸筒7上，完成上述安裝后將活塞2裝入缸筒7中；最后安裝軸用卡簧4，并通過注射器將磁流變液從缸筒7上注液孔灌入到缸筒7中，然后再將注液孔堵住密封。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。