可变惯质系数的齿轮齿条式惯容器装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102506122A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102506122A(43)申请公布日2012.06.20(21)申请号201110295740.9(22)申请日2011.10.08(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人陈龙杨晓峰张孝良汪若尘(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人汪旭东(51)Int.Cl.F16F15/31(2006.01)F16H33/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称可变惯质系数的齿轮齿条式惯容器装置(57)摘要一种可变惯质系数的齿轮齿条式惯容器装置。它是在惯容器的飞轮上开出导槽，嵌套配置可在导槽内自由径向运动的质量块，并在飞轮轴心处安置磁性套圈，可在静止时吸附质量块于飞轮轴心附近。当一对外力相对作用于惯容器的两个端点时，齿条间接带动固定于箱体上的飞轮旋转，离心力使质量块径向运动，实现惯质系数随运动状态而改变，减缓大载荷瞬时作用而产生的冲击，并可减少惯容器的自重，结构简单可行。CN10256ACN102506122A权利要求书1/1页1.一种可变惯质系数的齿轮齿条式惯容器装置，其特征是：包括箱体（1）、飞轮（6）、小齿轮轴（A5）、大齿轮（3）、小齿轮轴（B4）、齿条（2）、导槽（7）、质量块（8）和磁性套圈（9）；齿条（2）置于箱体（1）上的导轨内平动，同小齿轮轴（B4）相啮合，大齿轮（3）与小齿轮轴（B4）同轴相联固定于箱体（1）上，并与小齿轮轴（A5）相啮合，飞轮（6）则与小齿轮轴（A5）同轴相联固定于箱体（1）上，飞轮（6）上沿径向开有导槽（7），所述四条导槽（7）长度小于飞轮（6）半径，质量块（8）在导槽（7）内沿径向自由滑动，在飞轮（6）的轴心安置磁性套圈（9）。2.根据权利要求1所述的可变惯质系数的齿轮齿条式惯容器装置，其特征是：所述磁性套圈（9）的磁力在飞轮静止时将质量块（8）吸附在导槽（7）的飞轮（6）轴心一端。3.根据权利要求1或2所述的可变惯质系数的齿轮齿条式惯容器，其特征是：所述导槽（7）为圆柱状，质量块（8）为圆柱体，质量块（8）嵌套在导槽（7）内沿径向自由滑动。4.根据权利要求1或2所述的可变惯质系数的齿轮齿条式惯容器，其特征是：所述质量块（8）为横截面呈“工”字形的长方体，质量块（8）上的两凹槽与飞轮上导槽内设置的两边缘形成嵌套配合，质量块（8）在导槽（7）内沿径向自由滑动。5.根据权利要求1或2所述的可变惯质系数的齿轮齿条式惯容器，其特征是：还包括小导杆（10），所述导槽（7）的对称轴位置径向安置小导杆（10），质量块（8）为空心圆柱体，并穿过小导杆，质量块（8）在导槽（7）内沿径向自由滑动。2CN102506122A说明书1/3页可变惯质系数的齿轮齿条式惯容器装置技术领域[0001]本发明涉及一种惯容器装置，特指可变惯质系数的齿轮齿条式惯容器装置。背景技术[0002]中国专利200810123830.8公开了一种齿轮齿条式惯容器，又叫齿轮齿条惯性质量蓄能器或齿轮齿条惯性蓄能器，如同机械系统中的弹簧和阻尼器一样，这种装置不需要以惯性坐标系为参考系，是一种真正的两端点元件。在新的机电模拟理论中，通过采用该装置代替传统的质量元件，使得机械与电路系统中相模拟的元件严格对等，从而解决了机电模拟理论运用上的难题。该装置可广泛用于隔振技术领域，如车辆悬架、火车悬架、建筑物防震和吸收动力机械振动等方向。[0003]齿轮齿条式惯容器由箱体、飞轮、小齿轮轴A、大齿轮、小齿轮轴B和齿条组成，其结构形式为：齿条置于箱体的导槽内，可进行平动，齿条与小齿轮轴B相啮合，大齿轮与小齿轮轴B同轴相联，并与小齿轮轴A相啮合，飞轮则与齿轮轴A同轴相联。其工作原理为：齿条和箱体可视为惯容器的两个端点，当一对外力相对作用于两个端点时，齿条相对于箱体产生平动，带动相啮合的各个齿轮转动，最终驱动飞轮旋转。此过程中，使得两端点的动能转化为飞轮的势能而储存。[0004]齿轮齿条式惯容器的动力学方程为，其中F表示施加在两端点上的力、b表示惯质系数（其单位为kg）、和表示两端点的加速度，惯质系数可由齿轮组的转动惯量、半径以及飞轮的转动惯量计算出。根据动力学方程，改变飞轮和齿轮组的尺寸便可得到具有合适惯质系数的齿轮齿条式惯容器。[0005]在应用过程中，齿轮齿条式惯容器由于采用匀质飞轮，其自身重量较大，且一经设计其惯质系数不可改变，尤其是在大载荷的瞬间作用下，由于内部机械惯性的作用，容易产生瞬时大阻抗而发生过载。发明内容[0006]为了克服齿轮齿条式惯容器自身重量大，惯质系数不可变，难以承受大载荷瞬时作用的不足，本发明设计出一种可变惯质系数的齿