基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置，包括：外环，为圆柱筒形，内侧有圆周均布的多个凸起；内环，为圆柱筒形，外侧有圆周均布的多个凸起；蝴蝶翼，截面为“V”形，包括带有上平面两臂和带有下平面的中部；所述蝴蝶翼一侧臂上平面与外环凸起底面连接，另一侧臂上平面与内环凸起底面连接；超磁致伸缩材料夹在轴向相对的两个蝴蝶翼之间，超磁致伸缩材料的两端分别与两个蝴蝶翼的中部下平面接触；超磁致伸缩材料外套有圆柱形线圈，线圈上下端面与蝴蝶翼的底面间留有间隙。该装置先将机械能转换为磁能，再转换为电能。对电能使用分流电路消散或收集。进而实现从系统中移除振动能量，从而产生净阻尼效果，达到减振降噪的目的。

Vibration Damping Device of Transmission System Based on Giant Magnetostrictive Material

The invention relates to a transmission system vibration absorption and damping device based on giant magnetostrictive material, which comprises: an outer ring, cylindrical, with multiple convex circles uniformly distributed inside; an inner ring, cylindrical, with multiple convex circles uniformly distributed outside; a butterfly wing, with a cross section of \V\ shape, including two arms with an upper plane and the middle part with a lower plane; and an upper and outer arm of the butterfly wing. The bottom of the ring protrusion is connected, and the upper arm plane of the other side is connected with the bottom of the inner ring protrusion; the giant magnetostrictive material is sandwiched between two butterfly wings opposite to each other in the axial direction, and the two ends of the giant magnetostrictive material are respectively in contact with the middle and lower planes of the two butterfly wings; the outer coat of the giant magnetostrictive material has a cylindrical coil, and there is a gap between the upper and lower ends of the coil and the bottom surface of the butterfly wing. The device first converts mechanical energy to magnetic energy, and then to electric energy. Use shunt circuit to dissipate or collect electricity. Then, the vibration energy can be removed from the system, and the net damping effect can be produced, so as to achieve the purpose of reducing vibration and noise.

【技术实现步骤摘要】
基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置
本专利技术属于机械振系统减振和振动能量收集发电的领域，涉及一种基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置。
技术介绍
为了使机器工作时的振动噪声得到有效降低，在对机械设备的材料进行选择时，需要对材料本身的内阻尼性能进行科学考虑。具体来讲，内阻尼性能指的是激振力作用于一种材料时，内部分子消耗吸收能力和抑制构件振动的能力。铜、铁、铝等材料只有较小的内阻尼和消耗较少的振动能量，受到激振力作用后，会有较强的噪声产生于构件表面。而高分子材料和减振合金的内阻尼较高，在激振力作用下，会有振动滞后损耗效应产生，用其他形式的能来转化振动的能量，进行消散掉，降噪效果也可以实现。超磁致伸缩材料以其独特的特性凸显而出，当超磁致伸缩材料受到外力的挤压时，该材料发生磁致伸缩逆效应（Villari效应），导致其内部的磁化状态发生变化，进一步利用法拉第电磁感应效应，在变化的磁场中将产生电场。利用此过程，可通过超磁致伸缩材料吸收传动系中的振动能量并将其转换为电能，该电能使用分流电路消散或收集，从而可从传动系统中移除振动能量，达到较好的减振降噪的效果。2013年中航工业燃气涡轮研究院发表了航空锥齿轮减振阻尼环设计与分析，黄宏亮等人针对航空锥齿轮减振阻尼环设计，基于理论分析，结合数值仿真，探索了阻尼环设计方法。2017年11月机械工程学报第21期第53卷发表的高速大功率密度齿轮传动系统的干摩擦阻尼环减振特性研究中，冯海生等人设计一套输入最高转速为36000r/min、油润滑的齿轮传动系统干摩擦阻尼环减振试验系统，并验证了动力学模型的有效性。目前在对于减振降噪阻尼装置的研究中，以超磁致伸缩材料为核心阻尼材料的设计尚无报道。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术设计了一种基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置，用于降低机器中的结构噪声。技术方案：基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置，包括：外环，为圆柱筒形，内侧有圆周均布的多个凸起；内环，为圆柱筒形，外侧有圆周均布的多个凸起；蝴蝶翼，截面为“V”形，包括带有上平面两臂和带有下平面的中部；所述蝴蝶翼一侧臂上平面与外环凸起底面连接，另一侧臂上平面与内环凸起底面连接；超磁致伸缩材料夹在轴向相对的两个蝴蝶翼之间，超磁致伸缩材料的两端分别与两个蝴蝶翼的中部下平面接触；超磁致伸缩材料外套有圆柱形线圈，线圈上下端面与蝴蝶翼的底面间留有间隙。优选地：凸起与蝴蝶翼之间通过螺钉连接；蝴蝶翼与超磁致伸缩材料之间通过螺钉连接。优选地：外环或内环的结构轴对称且上下对称；外环或内环的凸起均为8个，每个凸起的中心位置处打有螺纹通孔。优选地：定位圆环，为圆环状薄片结构，上开有圆周均布的通孔，通孔数量与蝴蝶翼数量相同；定位圆环穿过各蝴蝶翼的两臂中间，螺钉穿过通孔连接蝴蝶翼与超磁致伸缩材料。优选地：所述蝴蝶翼底面设置有圆环形凸起，线圈端面套在圆环形凸起上。优选地：蝴蝶翼臂部为梯形。优点及效果：1.铜、铁、铝等只有较小的内阻尼和较少的消耗振动能量，受到激振力作用后，会有较强的噪声产生于构件表面。本专利技术中的装置是依靠超磁致伸缩材料固有的磁致伸缩逆效应特性将机械能转换为电能的方式消耗振动的能量，减振降噪效果要远优于铜、铁、铝等材料，并且在减振的同时将振动损耗能量转换为电能还可回收利用，提高了能量的利用率。2.蝴蝶翼具有独特的凹形结构，是这项专利技术的关键，当环形壁内侧和外侧受到径向力的挤压时，经过蝴蝶翼的传递，在轴向方向上挤压超磁致伸缩材料，以保护材料免受潜在破坏性拉伸和剪切力。3.当用于压缩时超磁致伸缩材料具有与钢相当的弹性模量，其损耗因子与橡胶相当。超磁致伸缩材料沿其极化轴方向具有高压缩强度。附图说明：图1为基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置的示意图；图2为基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置的俯视图；图3为基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置的垂直剖视图；图4为外环的主视图；图5为外环的垂直剖视图；图6为外环的左视图；图7为内环的主视图；图8为内环的俯视图；图9为蝴蝶翼的主视图；图10为蝴蝶翼的左视图；图11为蝴蝶翼的俯视图；图12为定位圆环的主视图；图13为定位圆环的左视图；图14为线圈的主视图；图15为线圈的左视图；图16为柱状超磁致伸缩材料示意图。附图标记：1-外环，2-内环，3-定位圆环，4-蝴蝶翼，5-超磁致伸缩材料，6-线圈。具体实施方式：目前，结构阻尼是减少机器噪音的最常用方法，通过将阻尼材料（如橡胶）应用于零件表面来实现。在零件工作时，零件表面上的阻尼材料将把部分振动能量以热能的形式消耗去除，对于一些特殊的机器而言，如旋翼飞行器，这种方法的应用受到限制，这主要是因为需要太多的阻尼材料来有效地抑制舱壁的振动噪声。为了克服这一缺点，本专利技术设计了一种基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置，用于降低机器中的结构噪声。该装置可以安装在任意两个传动系部件之间，如普通的机械垫片。该装置比传统的阻尼装置硬度更高，这使得它可以被用于传统的系统中，并且不会破坏系统的正常操作。本专利技术以柱状式超磁致伸缩材料为核心元件。本专利技术的工作原理是：超磁致伸缩材料的上下两端分别与两个蝴蝶翼的底面接触，两蝴蝶翼的上端面与定位圆环表面相接触，超磁致伸缩材料，蝴蝶翼和定位圆环三者的中心线重合，三者通过螺钉进行连接和预紧。蝴蝶翼一侧臂膀的上端与外环凸起处的底面a或a’接触，外环凸起中心位置处的螺纹孔与蝴蝶翼臂膀上的螺纹孔中心线重合，二者通过螺钉相连。蝴蝶翼另一侧臂膀的上端与内环凸起处的底面b或b’接触，内环凸起中心位置处的螺纹孔与蝴蝶翼臂膀上的螺纹孔的中心线重合，二者通过螺钉相连。当环的内外两侧受到径向力的挤压时，经过蝴蝶翼的传递，在轴向方向上挤压超磁致伸缩材料，超磁致伸缩材料在受到外力的挤压时，会使该材料中的磁化状态产生变化，进一步利用法拉第电磁感应效应，在变化的磁场中将产生电场。在线圈中会产生感应电动势，该过程将机械能转换为磁能，再转换为电能。该电能使用分流电路消散或收集，进而实现从系统中移除能量，从而产生净阻尼效果，达到减振降噪的目的。图1为基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置的装配示意图。图2为基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置的俯视图，图3为基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置的垂直抛视图。在工作时，内外环受到两侧径向力的挤压。两者的径向力传递给蝴蝶翼4和定位圆环3，经蝴蝶翼4的传递，在轴向方向上挤压超磁致伸缩材料5，根据超磁致伸缩材料的逆效应（Villari效应），受到外力作用时会导致超磁致伸缩材料5内部的磁化状态发生变化，进一步利用法拉第电磁感应效应，在变化的磁场中将产生电场，因此在线圈6中会产生感应电动势。该电能使用分流电路消散或收集。如图4，5和6所示：外环1的整体结构为圆环形，且其结构为轴对称和上下对称，在外环1的内侧圆周上，上下两端各等距的布置有八个凸起，在每个凸起的中心位置处打有完全贯通的螺纹孔。如图7和8所示：内环2的的整体结构为圆环形，且其结构为轴对称和上下对称，在外侧圆周上，上下两端各等距的布置有八个凸起，在每个凸起的中心位置处打有完全贯通的螺纹孔。内环2安装在外环1的内侧。如图9，10和11所示：蝴蝶翼4为左右对称结构。其中心位置处沿垂直方向打有一个贯穿的螺纹孔，在底面近边缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置，其特征在于：外环（1），为圆柱筒形，内侧有圆周均布的多个凸起；内环（2），为圆柱筒形，外侧有圆周均布的多个凸起；蝴蝶翼（4），截面为“V”形，包括带有上平面两臂和带有下平面的中部；所述蝴蝶翼（4）一侧臂上平面与外环（1）凸起底面连接，另一侧臂上平面与内环（2）凸起底面连接；超磁致伸缩材料（5）夹在轴向相对的两个蝴蝶翼（4）之间，超磁致伸缩材料（5）的两端分别与两个蝴蝶翼（4）的中部下平面接触；超磁致伸缩材料（5）外套有圆柱形线圈（6），线圈（6）上下端面与蝴蝶翼（4）的底面间留有间隙。

【技术特征摘要】
1.基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置，其特征在于：外环（1），为圆柱筒形，内侧有圆周均布的多个凸起；内环（2），为圆柱筒形，外侧有圆周均布的多个凸起；蝴蝶翼（4），截面为“V”形，包括带有上平面两臂和带有下平面的中部；所述蝴蝶翼（4）一侧臂上平面与外环（1）凸起底面连接，另一侧臂上平面与内环（2）凸起底面连接；超磁致伸缩材料（5）夹在轴向相对的两个蝴蝶翼（4）之间，超磁致伸缩材料（5）的两端分别与两个蝴蝶翼（4）的中部下平面接触；超磁致伸缩材料（5）外套有圆柱形线圈（6），线圈（6）上下端面与蝴蝶翼（4）的底面间留有间隙。2.根据权利要求1所述基于超磁致伸缩材料的传动系减振阻尼装置，其特征在于：凸起与蝴蝶翼（4）之间通过螺钉连接；蝴蝶翼（4）与超磁致伸缩材料（5）之间通过螺钉连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慧芳，曹崇东，高翼飞，晚冬，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21