一种基于杠杆的滚珠丝杠式半主动惯容装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113864401A(43)申请公布日2021.12.31(21)申请号202111171106.4(22)申请日2021.10.08(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人陈志强熊逸群武熙超崔康康(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人汪清(51)Int.Cl.F16F15/30(2006.01)F16F15/31(2006.01)F16F15/315(2006.01)B60G13/14(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种基于杠杆的滚珠丝杠式半主动惯容装置(57)摘要本发明公开了一种基于杠杆的滚珠丝杠式半主动惯容装置，包括：旋转飞轮，其上沿周向均布有多个质量块；质量块能够相对旋转飞轮的径向往复运动，并通过连杆与套环铰接，且可相对套环转动；第一驱动单元用于带动套环上下移动，以带动质量块的移动；导向单元用于对套环的移动进行导向；滚珠丝杠单元，其中丝杠的上端与旋转飞轮相连，丝杠螺母下端与多个力臂可调的杠杆机构相连；均布在丝杠螺母下端的多个杠杆机构，杠杆机构通过与其铰接的支撑杆固定支撑在固定板上，内侧与丝杠螺母铰接，外侧设有力臂调节单元，能够调节相对支撑杆的力臂大小，同时带动丝杠螺母上下移动以驱动丝杠转动，进而带动旋转飞轮的转动。本发明增大了惯容系数的调节范围。CN113864401ACN113864401A权利要求书1/1页1.一种基于杠杆的滚珠丝杠式半主动惯容装置，其特征在于，包括：旋转飞轮，其上沿周向均布有多个质量块；所述质量块能够相对旋转飞轮的径向往复运动；所述质量块通过连杆与套环铰接，且质量块可相对套环转动；第一驱动单元，用于带动套环上下移动，以带动质量块相对旋转飞轮的移动；导向单元，用于对套环的移动进行竖直方向的导向；滚珠丝杠单元，其中丝杠的上端与旋转飞轮相连，丝杠螺母下端与多个力臂可调的杠杆机构相连；均布在丝杠螺母下端的多个杠杆机构，所述杠杆机构通过与其铰接的支撑杆固定支撑在固定板上，内侧与丝杠螺母铰接，外侧设有力臂调节单元，能够调节相对支撑杆的力臂大小，同时能够带动丝杠螺母上下移动以驱动丝杠转动，进而带动旋转飞轮的转动。2.根据权利要求1所述的基于杠杆的滚珠丝杠式半主动惯容装置，其特征在于，所述第一驱动单元包括固定框架、固定在固定框架上的线性电机；所述固定框架固定在轴承上，丝杠通过轴承与旋转飞轮固连；所述线性电机与套环连接，用于带动套环上下移动。3.根据权利要求2所述的基于杠杆的滚珠丝杠式半主动惯容装置，其特征在于，所述导向单元设置在固定框架和旋转飞轮之间。4.根据权利要求1所述的基于杠杆的滚珠丝杠式半主动惯容装置，其特征在于，所述杠杆机构包括安装筒，设置在安装筒内的相互配合的调节丝杆和调节螺母；安装筒内侧通过连杆与丝杠螺母铰接，外侧设有用于带动调节丝杆旋转的步进电机；调节螺母与滑动连杆上端铰接，滑动连杆下端与底板滑动连接；步进电机的转动能够带动底板相对固定板上下移动，步进电机、调节丝杆、调节螺母、底板构成力臂调节单元。5.根据权利要求1所述的基于杠杆的滚珠丝杠式半主动惯容装置，其特征在于，其惯容量b满足：其中p为滚珠丝杠单元的导程，J为旋转飞轮的转动惯量；L2为杠杆机构与固定板铰接点、杠杆机构与丝杠螺母铰接点，两铰接点之间的力臂大小；L1为杠杆机构与固定板的铰接点、力臂调节单元与支撑杆的铰接点，两铰接点之间的力臂大小。2CN113864401A说明书1/3页一种基于杠杆的滚珠丝杠式半主动惯容装置技术领域[0001]本发明属于半主动惯容领域，具体涉及一种基于杠杆的滚珠丝杠式半主动惯容装置。背景技术[0002]惯容，是基于机电相似理论而提出的二端子一端口的机械元件，其两端的相对加速度与施加在其两端的力成正比，比例系数称为惯容系数，与质量具有同样的量纲。惯容已经应用在各种机械系统中，如汽车悬架系统等方面。惯容可以与数倍于自身质量的质量块产生同样的减振效果。惯容、弹簧及阻尼器结合的悬架用于F1赛车,大大提升了其操控性能；含惯容的火车悬架能提升火车的乘坐舒适性及行驶安全性；在车辆悬架系统中，惯容能提高车辆悬架的隔振性能。[0003]到目前为止，已经提出的惯容主要包括三种，齿轮齿条式惯容，滚珠丝杠式惯容，液压式惯容。但这些惯容存在惯容系数不能在线调节，无法适应复杂多变的环境的不足。为了弥补这一不足，半主动惯容的概念被提出，其惯容系数可在线调节，可以适应复杂多变的环境。基于可调转动惯量飞轮的滚珠丝杠式半主动惯容通过改变飞轮上滑块的径向位置实现对飞轮转动惯量的调节，进而实现对惯容系数的调节。但由于受到飞轮半径的限制，使得惯容系数的调节范围受到了一定的限制，因此其适