一種形狀記憶合金與磁流變液復合自加壓傳動裝置的制作方法

本實用新型涉及一種傳動裝置，尤其涉及一種形狀記憶合金與磁流變液復合自加壓傳動裝置，屬于機械動力傳動技術領域。

背景技術：

形狀記憶合金（SMA）和磁流變液（MRF）是兩種力學性能可由外部激勵源（如熱場、磁場等）進行連續控制的智能材料。具有一定初始形狀的形狀記憶合金在一定條件下進行一定程度的變形之后，通過適當地改變溫度又會發生逆變形，使材料恢復成初始形狀，在形狀恢復的過程中，形狀記憶合金若受到約束就會產生很大的回復力，利用其回復力可對外做功；磁流變液是在載液中加入微米大小的磁性固體顆粒而形成的懸浮液。在外加磁場作用下，其流變特性發生急劇變化，即磁流變液可在瞬間由液態變成固態，其粘度陡然增大以致失去流動性而產生一定的抗剪切屈服應力，通過控制外界磁場大小可實現對磁流變液傳遞轉矩的連續控制。

由于磁流變器件具有結構簡單，響應速度快、無極調速、自動控制等特點，因此對磁流變液在磁流變器件的研究越來越多。但是溫度對磁流變液影響較大，隨著環境溫度的升高，磁流變液的粘度變化非常大，而黏度的變化又引起剪切應力的變化，從而導致高溫條件下磁流變器件傳遞性能不穩定甚至是傳動失效。而形狀記憶合金的形狀記憶效應可以用于彌補磁流變液在傳動方面存在的缺陷。雖然研究人員對形狀記憶合金和磁流變液在傳動工程領域的單獨應用作了大量研究，但是對于形狀記憶合金和磁流變液在傳動裝置中的聯合應用研究還很少。

技術實現要素：

針對現有技術存在的上述不足，本實用新型的目的在于提供一種形狀記憶合金與磁流變液復合自加壓傳動裝置，既能對楔形工作間隙內的磁流變液進行自加壓，又能通過形狀記憶合金協助傳遞轉矩，從而通過形狀記憶合金和磁流變液的配合，保證傳動裝置在不同環境溫度下的傳遞性能。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是這樣的：一種形狀記憶合金與磁流變液復合自加壓傳動裝置，包括主動軸、從動軸、主動內圓筒、從動外圓筒、勵磁線圈、以及左端蓋和右端蓋；所述左端蓋和有端蓋分別與從動外圓筒的左右兩端固定連接，所述主動軸的左端穿過右端蓋并延伸至左端蓋，且主動軸分別通過軸承與左端蓋和右端蓋相連，所述從動軸與左端蓋固定連接；其特征在于：所述主動內圓筒為兩個，分別靠近左端蓋和右端蓋，主動內圓筒均套設于主動軸上，并與主動軸固定連接，且所述主動內圓筒呈橢圓形，其與從動外圓筒之間形成楔形間隙；所述勵磁線圈套設于主動軸上，并位于兩主動內圓筒之間，該勵磁線圈整體也呈橢圓形，其與從動外圓筒之間也形成楔形間隙，且勵磁線圈與從動外圓筒之間的楔形間隙和兩主動內圓筒與從動外圓筒之間的楔形間隙相連通，形成楔形工作間隙，在該工作間隙內填充有磁流變液；

在主動內圓筒上沿其徑向設有數個通孔，在該通孔內沿主動內圓筒徑向設有一導向桿，該導向桿的一端與主動軸固定連接，在導向桿的另一端設有一摩擦塊，在摩擦塊上對應導向桿設有導向槽，該摩擦塊通過所述導向槽套設在導向桿上，并能沿導向桿滑動；在摩擦塊與主動軸之間設有形狀記憶合金彈簧，所述形狀記憶合金彈簧套設于導向桿上，在該形狀記憶合金彈簧的作用下，摩擦塊能夠與從動外圓筒內壁貼合。

進一步地，在主動內圓筒上對應各通孔分別設有一導流孔，所述導流孔的一端與通孔相連通，另一端貫穿主動內圓筒外壁，在導流孔遠離通孔的一端設有過濾膜。

進一步地，在摩擦塊與通孔側壁之間設有O型密封圈。

進一步地，在從動外圓筒上，對應工作間隙設有注液孔，在該注液孔上設有注液螺塞。

進一步地，在右端蓋外側設有一軸承定位端蓋，所述軸承定位端蓋套設在主動軸上，并與右端蓋固定連接；在軸承定位端蓋主動軸之間還設有一油封。

與現有技術相比，本實用新型具有如下優點：

1.由于主動內圓筒與從動外圓筒之間、以及勵磁線圈與從動外圓筒之間形成的是楔形工作間隙，當主動內圓筒及勵磁線圈隨主動軸轉動時，楔形工作間隙內的磁流變液就會受到擠壓而產生擠壓強化效應，并且擠壓強化效應隨著外加磁場的增加而增強，提高了傳遞裝置的傳遞效率。

2.當楔形工作間隙內的磁流變液受到擠壓時，磁流變液中的載液也會順著導流孔流入形狀記憶合金內腔，增大了內腔的壓力，從而推動摩擦塊與從動外圓筒內壁的貼合，同時，工作間隙中的磁流變液的磁性顆粒濃度增大，使得磁流變液的磁流變效應顯著增強，提高了固化效率以及固化后的穩定性，從而進一步提高了傳動裝置的傳遞功率。

3.在工作環境溫度升高使磁流變液傳遞性能下降時，形狀記憶合金彈簧在熱效應作用下產生推力推動摩擦塊向從動外圓筒內壁方向運動，使摩擦塊與從外圓筒內壁進一步的貼緊，從而保證了傳動裝置在不同溫度下的傳遞性能。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為圖1沿A—A向的剖視圖。

圖3為形狀記憶合金傳動機構的結構示意圖。

圖中：1—主動軸，2—從動軸，3—主動內圓筒，4—從動外圓筒，5—勵磁線圈，6—左端蓋，7—右端蓋，8—楔形工作間隙，9—導向桿，10—摩擦塊，11—形狀記憶合金彈簧，12—O型密封圈，13—導流孔，14—過濾膜，15—注液螺塞，16—軸承定位端蓋，17—油封。

具體實施方式

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例：參見圖1、圖2以及圖3，一種形狀記憶合金與磁流變液復合自加壓傳動裝置，包括主動軸1、從動軸2、主動內圓筒3、從動外圓筒4、勵磁線圈5、以及左端蓋6和右端蓋7；其中主動內圓筒3、從動外圓筒4采用軟磁材料制成，左端蓋6、右端蓋7和軸承定位端蓋16采用非導磁材料。所述左端蓋6和有端蓋分別與從動外圓筒4的左右兩端固定連接，所述主動軸1的左端穿過右端蓋7并延伸至左端蓋6，且主動軸1分別通過軸承與左端蓋6和右端蓋7相連，使主動軸1能夠自由轉動；其中，在左端蓋6內側對應軸承設有軸承座（槽），主動軸1的左端通過軸承與軸承座的配合與左端蓋6相連。所述從動軸2與左端蓋6固定連接；具體實施時，該從動軸2與左端蓋6一體成型，從而使從動軸2與左端蓋6形成的整體結構穩定性更好。

所述主動內圓筒3為兩個，分別靠近左端蓋6和右端蓋7，主動內圓筒3均套設于主動軸1上，并與主動軸1固定連接，且所述主動內圓筒3呈橢圓形，其與從動外圓筒4之間形成楔形間隙。所述勵磁線圈5套設于主動軸1上，并位于兩主動內圓筒3之間，為更好地進行力傳遞，所述勵磁線圈5與主動軸1緊固在一起，并能隨主動軸1轉動。該勵磁線圈5整體也呈橢圓形，其與從動外圓筒4之間也形成楔形間隙，且勵磁線圈5與從動外圓筒4之間的楔形間隙和兩主動內圓筒3與從動外圓筒4之間的楔形間隙相連通，形成楔形工作間隙8，在該工作間隙內填充有磁流變液。在從動外圓筒4上，對應工作間隙設有注液孔，在該注液孔上設有注液螺塞15，通過該注液螺塞15能夠將注液孔封閉；以便于往工作間隙內注入磁流變液。由勵磁線圈5、楔形工作間隙8以及磁流變液形成磁流變液傳遞機構，當勵磁線圈5通電后，即可產生磁場，在磁場的作用下，磁流變液固化，使主動內圓筒3通過固化后的磁流變液帶動從動外圓筒4一起轉動。由于在主動軸1（帶動主動內圓筒3和勵磁線圈5）轉動過程中，楔形工作間隙8內的磁流變液受到擠壓，從而能夠提高磁流變液的固化效率。

在主動內圓筒3上沿其徑向設有數個通孔，具體實施時，所述通孔為4個，并繞主動內圓筒3一周均勻分布，使轉矩傳遞過程中穩定性更好。在該通孔內沿主動內圓筒3徑向設有一導向桿9，該導向桿9的一端與主動軸1固定連接，在導向桿9的另一端設有一摩擦塊10；其中，所述摩擦塊10的剖面呈T型，其靠近從動外圓筒4內壁的一端呈與從動外圓筒4內壁相一致的弧形，從而使摩擦塊10與從動外圓筒4內壁貼合時面積更大，摩擦力更大，有效提高傳遞性能。在摩擦塊10上對應導向桿9設有導向槽，該摩擦塊10通過所述導向槽套設在導向桿9上，并能沿導向桿9滑動；在摩擦塊10與通孔側壁之間設有O型密封圈12，使摩擦塊10、主動軸1以及通孔側壁之間形成形狀記憶合金內腔。在摩擦塊10與主動軸1之間（形狀記憶合金內腔內）設有形狀記憶合金彈簧11，所述形狀記憶合金彈簧11套設于導向桿9上，在該形狀記憶合金彈簧11的作用下，摩擦塊10能夠與從動外圓筒4內壁貼合。

在主動內圓筒3上對應各通孔分別設有一導流孔13，所述導流孔13的一端與通孔相連通，另一端貫穿主動內圓筒3外壁，從而使形狀記憶合金內腔與楔形工作空間相連通。在導流孔13遠離通孔的一端設有過濾膜14；通過該過濾膜14能夠將磁流變液中的磁性顆粒與載液分離，從而使磁流變液中的載液進入形狀記憶合金空腔中。當楔形工作間隙8內的磁流變液受到擠壓時，磁流變液中的載液也會順著導流孔13流入形狀記憶合金內腔，增大了內腔的壓力，從而推動摩擦塊10與從動外圓筒4內壁的貼合，同時，工作間隙中的磁流變液的磁性顆粒濃度（百分比）增大，使得磁流變液的磁流變效應顯著增強，提高了固化效率以及固化后的穩定性，從而進一步提高了傳動裝置的傳遞功率。

當溫度升高而使磁流變液傳遞性能下降時，所述導流孔13可以將楔形工作間隙8內的磁流變液導入形狀記憶合金內腔，形狀記憶合金彈簧11在熱效應的作用下伸長從而推動摩擦塊10逐漸靠近從動外圓筒4的內壁，保證了傳動裝置在高溫時的傳遞功率。

在右端蓋7外側設有一軸承定位端蓋16，所述軸承定位端蓋16套設在主動軸1上，并與右端蓋7固定連接；在軸承定位端蓋16主動軸1之間還設有一油封17。

最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。