本实用新型专利技术公开了一种超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置，超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置，包括力感模拟系统、力感控制系统、力感产生系统、弹性力模拟系统和供电系统。本实用新型专利技术控制过程中没有参数的突变，超磁致伸缩棒长度不会突变，从本质上提升了装置的响应速度，便于控制的实施，实现了反馈力矩连续并可控的效果。
【技术实现步骤摘要】
超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置
本技术属于汽车电控及智能化领域，涉及一种超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置。
技术介绍
传统车辆道路试验具有成本高、时间长、场地条件有限以及极限工况易发生事故等缺点，采用汽车驾驶模拟系统替代传统车辆道路试验是目前的主流趋势。成熟的驾驶模拟系统能较为真实地反映出车辆运动状态、道路条件、周围环境以及各种体感、力感，极大地降低了车辆道路试验资金成本、时间成本和人力成本。其中准确的方向盘力感反馈是必不可少的，其很大程度上决定了驾驶员能否按照给定的路线或者驾驶意图做出相应的操作，对驾驶员的操作决策至关重要。传统的力感反馈装置主要由力矩电机配合减速机构组成，但它存在控制不平顺、延迟和抖动大、机械连接装置复杂以及容易出现电机卡死等缺点，因此本专利提出了一种超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置，主要区别在于不需要用电机来提供力感反馈，转而由卷簧总成来模拟弹性力，用超磁致伸缩棒来提供阻力，共同作用提供所需力感。力感的大小控制由励磁线圈控制超磁致伸缩棒的伸缩来完成，消除了传统力矩电机直连方案的延迟和抖动，既能保证力矩准确反馈，又能克服力矩电机的一系列不足。超磁致伸缩材料(GiantMagnetostrictiveMaterials，简称GMM)，即具有极大的磁致伸缩系数的磁致伸缩材料，在常温下由于磁化状态的改变，其长度和体积会发生较大变化。GMM棒在无机械约束时发生磁致伸缩正效应，以位移形式输出，在有机械约束时，以位移和力的形式输出。利用的磁致伸缩正效应可制作驱动装置，实现磁能向机械能的转换，并且这种特性受外界其他因素(如温度)影响很小。超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应，为它在工程实际中提供了广泛的应用前景，已应用于诸多领域的磁致伸缩力传感器、生物机械传感器以及电能收集器等。
技术实现思路
为实现上述目的，本技术提供一种超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置，解决了现有技术中存在的控制不平顺、延迟和抖动大、机械连接装置复杂以及容易出现电机卡死的问题。本技术所采用的技术方案是，超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置，包括支架，支架上设有滑槽，滑槽上设有滑块，支架上依次设的转向柱轴承支座、转角及转矩传感器、卷簧总成和超磁致伸缩棒总成均设有通孔并通过螺钉与滑块相连接，方向盘和转向柱刚性连接，转向柱通过转向柱轴承固定连接到转向柱轴承支座上，转向柱通过联轴器与转角及转矩传感器的一端刚性连接，转角及转矩传感器的另一端与通过联轴器与动摩擦盘轴上的键相连接，超磁致伸缩棒总成的外筒通过螺钉分别与底盖和调整盖固定连接构成超磁致伸缩棒总成的外壳，超磁致伸缩棒总成内的固定筒通过螺钉分别与左固定板和右固定板连接构成上下两个固定筒总成，超磁致伸缩棒总成的外壳内依次设有上固定筒总成、连接件、碟片弹簧和下固定筒总成，碟片弹簧的固定端与调整盖的内壁相接触，碟片弹簧的挤压端置于连接件的轴肩，连接件的花键轴穿过碟片弹簧的通孔，固定筒总成中左固定板和右固定板之间依次装入左导磁板、圆筒磁轭和右导磁板，圆筒磁轭外周面与固定筒内周面相接触，圆筒磁轭内周面与线圈骨架上缠绕的励磁线圈相接触，上下固定筒总成中的圆筒磁轭之间设有套筒，套筒内设有超磁致伸缩棒，超磁致伸缩棒一端设有左导向块，另一端设有右导向块，左固定板、左导磁板、右导磁板的中心均设有通孔，连接件贯穿于左固定板和左导磁板并与左导向块相连接，连接件的花键轴通过花键槽与调整盖固定连接，静摩擦盘通过摩擦盘盖与调整盖相连接，连接件的花键轴通过花键槽与静摩擦盘非摩擦面的花键槽连接，静摩擦盘的摩擦面与动摩擦盘相接触，动摩擦盘的轴贯穿卷簧总成并与其固定连接，摩擦盘轴承置于动摩擦盘和摩擦盘盖之间，摩擦盘盖通过螺钉与调整盖固定连接；圆盘状的连接件中心处设有贯穿于其自身的轴，连接件一侧轴端设有均匀排列的花键槽，另一侧轴端四周平滑，圆盘状的动摩擦盘的轴端上设有一个花键槽，圆盘状的静摩擦盘中心处镂空设有均匀排列的花键槽并与连接件一侧轴端相对应，转角及转矩传感器通过信号线分别与力感控制器、超磁致伸缩棒控制器连接，力感控制器通过信号线依次与超磁致伸缩棒控制器、电流发生器、励磁线圈连接。进一步的，所述卷簧总成包括第一卷簧和第二卷簧，第一卷簧和第二卷簧按不同旋向固定连接在卷簧总成的外圆筒上。进一步的，所述左固定板、左导磁板、右导磁板均设有通孔，通孔位于同一轴线上。进一步的，电源通过供电线分别与力感控制器、转角及转矩传感器、超磁致伸缩棒控制器、电流发生器相连接。进一步的，所述左导向块、右导向块、超磁致伸缩棒与连接件位于同一轴线上。本技术的有益效果是，与现有技术相比，本技术采用卷簧总成弹性模拟系统和力感产生系统共同作用，模拟方向盘力矩，没有传统力感反馈装置中的电机，从而减弱了模拟过程中的延时和抖动。同时，本文中的力感产生系统使用了一个超磁致伸缩棒总成，通过超磁致伸缩棒的伸缩作用，施力于静摩擦盘上，与动摩擦盘的摩擦面进行摩擦从而产生可控力矩，将超磁致伸缩棒的纵向伸缩作用转化为摩擦盘之间的端面摩擦作用，结构简单，便于控制的实施，摩擦盘之间端面摩擦减少接合的冲击振动，实现了反馈力矩连续并可控的效果，大大提高了装置的响应速度。且控制过程中没有参数的突变，超磁致伸缩棒长度不会突变，从本质上提升了装置的响应速度，因此该技术的性能优于传统的力感反馈装置。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置轴测图；图2为超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置俯视图；图3为超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置剖视图；图4为超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置控制流程及信号传递图；图5为超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置卷簧总成轴测图；图6为超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置超磁致伸缩棒连接件轴测图；图7为超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置动摩擦盘轴测图；图8为超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置静摩擦盘轴测图；图9为超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置线圈骨架轴测图；图10为超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置滑块图。图中，1.方向盘，2.转向柱轴承支座，3.联轴器，4.转角及转矩传感器，5.卷簧总成，6.超磁致伸缩棒总成，7.支架，8.转向柱，9.转向柱轴承，10.第一卷簧，11.第二卷簧，12.动摩擦盘轴承，13.动摩擦盘，14.碟片弹簧，15.左固定板，16.左导磁板，17.外筒，18.右固定板，19.底盖，20.右导磁板，21.线圈骨架，22.套筒，23.右导向块，24.超磁致伸缩棒，25.励磁线圈，26.圆筒磁轭，27.固定筒，28.左导向块，29.连接件，30.调整盖，31.静摩擦盘，32.摩擦盘盖，33.力感控制器，34.超磁致伸缩棒控制器，35.电流发生器，36.电源，37.滑块。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置，其特征在于，包括支架(7)，支架(7)上设有滑槽，滑槽上设有滑块(37)，支架(7)上依次设的转向柱轴承支座(2)、转角及转矩传感器(4)、卷簧总成(5)和超磁致伸缩棒总成(6)均设有通孔并通过螺钉与滑块(37)相连接，方向盘(1)和转向柱(8)刚性连接，转向柱(8)通过转向柱轴承(9)固定连接到转向柱轴承支座(2)上，转向柱(8)通过联轴器(3)与转角及转矩传感器(4)的一端刚性连接，转角及转矩传感器(4)的另一端与通过联轴器(3)与动摩擦盘(13)轴上的键相连接，超磁致伸缩棒总成(6)的外筒(17)通过螺钉分别与底盖(19)和调整盖(30)固定连接构成超磁致伸缩棒总成(6)的外壳，超磁致伸缩棒总成(6)内的固定筒(27)通过螺钉分别与左固定板(15)和右固定板(18)连接构成上下两个固定筒总成，超磁致伸缩棒总成(6)的外壳内依次设有上固定筒总成、连接件(29)、碟片弹簧(14)和下固定筒总成，碟片弹簧(14)的固定端与调整盖(30)的内壁相接触，碟片弹簧(14)的挤压端置于连接件(29)的轴肩，连接件(29)的花键轴穿过碟片弹簧(14)的通孔，固定筒总成中左固定板(15)和右固定板(18)之间依次装入左导磁板(16)、圆筒磁轭(26)和右导磁板(20)，圆筒磁轭(26)外周面与固定筒(27)内周面相接触，圆筒磁轭(26)内周面与线圈骨架(21)上缠绕的励磁线圈(25)相接触，上下固定筒总成中的圆筒磁轭(26)之间设有套筒(22)，套筒(22)内设有超磁致伸缩棒(24)，超磁致伸缩棒(24)一端设有左导向块(28)，另一端设有右导向块(23)，左固定板(15)、左导磁板(16)、右导磁板(20)的中心均设有通孔，连接件(29)贯穿于左固定板(15)和左导磁板(16)并与左导向块(28)相连接，连接件(29)的花键轴通过花键槽与调整盖(30)固定连接，静摩擦盘(31)通过摩擦盘盖(32)与调整盖(30)相连接，连接件(29)的花键轴通过花键槽与静摩擦盘(31)非摩擦面的花键槽连接，静摩擦盘(31)的摩擦面与动摩擦盘(13)相接触，动摩擦盘(13)的轴贯穿卷簧总成(5)并与其固定连接，摩擦盘轴承(12)置于动摩擦盘(13)和摩擦盘盖(32)之间，摩擦盘盖(32)通过螺钉与调整盖(30)固定连接；圆盘状的连接件(29)中心处设有贯穿于其自身的轴，连接件(29)一侧轴端设有均匀排列的花键槽，另一侧轴端四周平滑，圆盘状的动摩擦盘(13)的轴端上设有一个花键槽，圆盘状的静摩擦盘(31)中心处镂空设有均匀排列的花键槽并与连接件(29)一侧轴端相对应，转角及转矩传感器(4)通过信号线分别与力感控制器(33)、超磁致伸缩棒控制器(34)连接，力感控制器(33)通过信号线依次与超磁致伸缩棒控制器(34)、电流发生器(35)、励磁线圈(25)连接。...
【技术特征摘要】
1.超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置，其特征在于，包括支架(7)，支架(7)上设有滑槽，滑槽上设有滑块(37)，支架(7)上依次设的转向柱轴承支座(2)、转角及转矩传感器(4)、卷簧总成(5)和超磁致伸缩棒总成(6)均设有通孔并通过螺钉与滑块(37)相连接，方向盘(1)和转向柱(8)刚性连接，转向柱(8)通过转向柱轴承(9)固定连接到转向柱轴承支座(2)上，转向柱(8)通过联轴器(3)与转角及转矩传感器(4)的一端刚性连接，转角及转矩传感器(4)的另一端与通过联轴器(3)与动摩擦盘(13)轴上的键相连接，超磁致伸缩棒总成(6)的外筒(17)通过螺钉分别与底盖(19)和调整盖(30)固定连接构成超磁致伸缩棒总成(6)的外壳，超磁致伸缩棒总成(6)内的固定筒(27)通过螺钉分别与左固定板(15)和右固定板(18)连接构成上下两个固定筒总成，超磁致伸缩棒总成(6)的外壳内依次设有上固定筒总成、连接件(29)、碟片弹簧(14)和下固定筒总成，碟片弹簧(14)的固定端与调整盖(30)的内壁相接触，碟片弹簧(14)的挤压端置于连接件(29)的轴肩，连接件(29)的花键轴穿过碟片弹簧(14)的通孔，固定筒总成中左固定板(15)和右固定板(18)之间依次装入左导磁板(16)、圆筒磁轭(26)和右导磁板(20)，圆筒磁轭(26)外周面与固定筒(27)内周面相接触，圆筒磁轭(26)内周面与线圈骨架(21)上缠绕的励磁线圈(25)相接触，上下固定筒总成中的圆筒磁轭(26)之间设有套筒(22)，套筒(22)内设有超磁致伸缩棒(24)，超磁致伸缩棒(24)一端设有左导向块(28)，另一端设有右导向块(23)，左固定板(15)、左导磁板(16)、右导磁板(20)的中心均设有通孔，连接件(29)贯穿于左固定板(15)和左导磁板(16)并与左导向块(28)相连接，连接件(...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖梦迪，张素民，仲首任，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22
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