[发明专利]一种滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器及其工作方法

权利要求书

1.一种滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器，其特征在于：包括：

阻尼器外壳，阻尼器外壳具有中空内腔，中空内腔中设有环形励磁式磁极；

盘形磁流变液腔体，设置在所述环形励磁式磁极的内部，盘形磁流变液腔体内充满磁流变液；

所述的阻尼器外壳，环形励磁式磁极和盘形磁流变液腔体三者之间相对固接；

一旋转盘，设置在充满磁流变液的盘形磁流变液腔体内，旋转盘法向平行于环形励磁式磁极主磁场的磁力线方向；

一滚珠丝杆，滚珠丝杆一端穿过阻尼器外壳的轴心后位于中空内腔内部，另一端延伸至阻尼器外壳外部设置，位于中空内腔内部的滚珠丝杆上配合连接有滚珠螺母，所述滚珠螺母与所述旋转盘之间固定连接；

盘形磁流变液腔体的轴孔和滚珠螺母的外壁之间设有一对带液封环的转动轴承；

所述转动轴承外侧设置有一对顶推轴承；

滚珠丝杆沿轴心作直线挤压运动转化为旋转盘在盘形磁流变液腔体的转动。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器，其特征在于：所述环形励磁式磁极由电工纯铁制成，两磁极之间贯通的铁芯部分配合周围的绕组线圈发挥励磁作用，环形励磁式磁极的一周有4个铁芯和绕组组合均匀分布，平行的两磁极作为磁轭用来引导磁路。

3.根据权利要求1所述的滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器，其特征在于：所述环形励磁式磁极和盘形磁流变液腔体均由多个分体单元装配而成。

4.根据权利要求1所述的滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器，其特征在于：所述旋转盘上设有均匀布置的孔。

5.根据权利要求1所述的滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器，其特征在于：还包括两个出力杆，分别是第一出力杆和第二出力杆，其中，第一出力杆与伸出阻尼器外壳的滚珠丝杆一端连接，第二出力杆与滚珠丝杆另一端相邻的阻尼器外壳连接，第二出力杆具有中空导向腔，所述中空导向腔为滚珠丝杠提供运动空间。

6.一种基于权利要求1～5中任一所述滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器的工作方法，其特征在于：当第一出力杆发生直线运动时，滚珠丝杠随之发生运动，滚珠螺母和推力轴承配合工作，将滚珠丝杠的直线运动转换为旋转盘的转动，当旋转盘在盘形磁流变液腔体内部发生旋转运动时会剪切两侧的磁流变液，旋转盘受到沿自身平面法向法向的阻力矩，此力矩沿滚珠螺母和滚轴丝杠传递到出力杆。

7.根据权利要求6所述滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器的工作方法，其特征在于：所述出力杆的出力F由以下公式获得：

F＝(T_τ+T_η)·n

式中，T_τ表示磁流变液剪切屈服应力产生的力矩，T_η表示磁流变液粘度产生的力矩，n表示滚珠丝杠机构的传动比。

8.根据权利要求7所述滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器的工作方法，其特征在于：所述表示磁流变液剪切屈服应力产生的力矩T_τ和表示磁流变液粘度产生的力矩T_η分别由以下公式获得：

式中，D表示旋转盘的外径，d表示旋转盘的内径，τ_y表示磁流变液的剪切屈服强度，v表示阻尼器出力杆的平动速度，η表示磁流变液的粘度，h表示旋转盘距盘形磁流变液腔体的净距，x表示旋转盘上某一点距离盘中心的距离。