[发明专利]一种基于磁流变效应的双向力和力矩传动装置

说明书

本发明公开了一种基于磁流变效应的双向力和力矩传动装置，包括杆轴、套筒、端盖、壳体、转盘、电磁线圈、磁流变液、压缩弹簧、密封圈、隔离圈、螺栓；所述的壳体为空心圆柱壳体，其上下两端通过端盖密封，所述的上下端盖中心轴分别设置套筒，并且套筒外圈与端盖内圈形成过盈配合；上下端盖的套筒从上至下贯穿设置杆轴，杆轴位于壳体的中部设置转盘，所述转盘开有凹槽，电磁线圈缠绕在该凹槽内部；所述转盘上下空间设置弹簧，所述压缩弹簧一端固定在端盖上，另一端与转盘表面接触配合；所述端盖、壳体、套筒、杆轴及转盘形成一个密封腔室，所述磁流变液充满于该密封腔室。本发明能够在两个方向同时具有传力特性。

技术领域

本发明属于动力传递设备，具体涉及一种基于磁流变效应的双向力和力矩传动装置。

背景技术

磁流变液是由微米级铁磁性颗粒、基液、添加剂组成。在零磁场强度条件下，磁流变液表现为流动性好，黏度低的New ton流体，当有外加磁场的条件下，磁流变液瞬时(毫秒量级)向高黏度、低流动性的Bingham流体过渡。研究表明磁流变液的剪切屈服应力可达到50—100KP，工作温度范围在-40℃—150℃之间，磁流变液的可逆循环变化次数大约为300万次,因此，磁流变装置具有寿命长、反应迅速、工作温度范围宽等特点。

磁流变液以其优越的流变性能在减振抑振、机械传动、精密加工及密封等多个工程领域有着广阔的应用前景，其中以磁流变液为传力介质研制磁流变传力器件是磁流变液应用技术研究的一个重要分支。

目前，磁流变阻尼器按其工作方式可分为活塞式磁流变阻尼器和旋转式磁流变阻尼器。活塞式磁流变阻尼器研究较早，其结构设计、力学模型的研究较为成熟。但是，有些应用场合，如康复机器人，变速与制动/传动系统等，要求阻尼器能够提供连续旋转的可控阻尼力/力矩，因此，具有集成活塞式磁流变阻尼器传力和旋转式磁流变阻尼器传力矩功能的研究具有重要的应用意义。

工作在剪切模式下，磁流变液的剪切力可以用Bingham模型描述，表达如下：

式中：τ为流体的剪切应力；τ_y为磁致剪切屈服应力；η为和磁场强度无关的液体屈服后黏度(实测的屈服后剪切应力的斜率)；流体剪切速率。

发明内容

1本发明的目的

本发明的目的在于提供一种基于磁流变效应的双向力和力矩传动装置，将力和力矩传递功能集成在一个装置中，并且在该装置中加入两个压缩弹簧，使得产生两个方向的回复力，因此该装置能够在两个方向同时具有传力特性，最终得到一个能够进行力或力矩传动装置。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

本发明提出了一种基于磁流变效应的双向力和力矩传动装置，其特征在于：包括杆轴、套筒、端盖、壳体、转盘、电磁线圈、磁流变液、压缩弹簧、密封圈、隔离圈、螺栓；所述的壳体为空心圆柱壳体，其上下两端通过端盖密封，所述的上下端盖中心轴分别设置套筒，并且套筒外圈与端盖内圈形成过盈配合；上下端盖的套筒从上至下贯穿设置杆轴，杆轴位于壳体的中部设置转盘，所述转盘开有凹槽，电磁线圈缠绕在该凹槽内部；所述转盘上下空间设置弹簧，所述压缩弹簧一端固定在端盖上，另一端与转盘表面接触配合；所述端盖、壳体、套筒、杆轴及转盘形成一个密封腔室，所述磁流变液充满于该密封腔室。

更进一步具体实施方式中，所述的端盖与壳体之间，套筒与端盖之间、套筒与杆轴之间通过密封圈密封。

更进一步具体实施方式中，还包括隔离圈套装在电磁线圈外部，将磁流变液与电磁线圈隔离。

更进一步具体实施方式中，所述转盘和壳体采用低碳钢顺磁材料。

更进一步具体实施方式中，所述的端盖、套筒及杆轴采用高硬度铝合金材料。

更进一步具体实施方式中，所述的端盖与壳体之间通过螺栓固定安装。