[发明专利]齿轮副扭转振动主动控制装置

说明书

技术领域

发明具体涉及一种齿轮副扭转振动主动控制装置，属于齿轮传动扭转振动的减振技术领域。

背景技术

齿轮传动在现代机械领域普遍采用,但由此带来的扭振现象在诸如车辆、船舶等旋转机械中普遍存在。这种振动容易引起机械故障和缩短机械使用寿命。随着现代内燃机的功率和转速不断提高，扭振现象引起的危害变得更加严重。

目前，减小齿轮传动系统扭振的方法主要有二种途径,一是改善和减小外部激励，比如采用电机输入和增加发动机缸数和改善发火特性等；二是采用隔振技术，通过移频原理，即通过振动特性设计，将结构固有扭转频率与扭转激励频率错开，如目前在旋转机械中普遍采用扭转减振器。但由于齿轮传动系统中齿轮副内部激励特性,即当外部输入转矩没有波动时,由于齿轮副时变啮合刚度和齿侧间隙的存在,齿轮副也会出现扭转振动,所以,传统的减振方式只是将扭转振动减小,并不能消除齿轮副内部激励源。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种齿轮副扭转振动主动控制装置，控制装置直接安装在齿轮上，能消除齿轮传动系统扭振内部激励源。

本发明的齿轮副扭转振动主动控制装置包括两个以上的作动机构、控制器、加速度传感器、滑环及电源；外围设备为齿轮和齿轮轴；其中，作动机构由作动器和惯性质量块组成，齿轮轴一端的端面上沿中心轴线开有导线孔；

两个以上的作动机构按齿轮圆周的切线方向安装在齿轮轮盘上，作动机构通过作动器连接惯性质量块后固定安装在齿轮轮盘上；滑环安装在齿轮轴一端的端面上，电源和控制器固定安装在外围的箱体上，作动器的电源线以及加速度传感器的信号线经齿轮轴内部的导线孔连接到滑环上，电源的导线和控制器的控制线分别在外部连接滑环，控制器采集加速度传感器振动信号，电源在控制器的控制下为给作动器供电。

工作原理：当齿轮与齿轮轴同时旋转时，加速度传感器将齿轮的扭转振动情况通过信号线、滑环以及控制线传给控制器，控制器将得到的扭转振动信号进行分析，得出振动信号中各谐波的频率、幅值和相位，并据此控制电源经电源线以及滑环向作动器提供频率相同，幅值和相位相应的电流，作动器推动质量块产生与齿轮副动态啮合力大小相等，方向相反的惯性力，从而抵消齿轮副的扭转振动。

有益效果：本发明直接将作动器安装在齿轮上，通过作动器对质量块施加作用力,使质量块产生的惯性力来抵消齿轮副的动态啮合力，从而消除了齿轮副啮合的内部激励源；理论上，对于任何频率的齿轮系统扭转振动，只要产生的惯性力足够，采用合理的控制算法就可以将其扭转振动消减到零。因此，本发明能实现将扭转振幅控制到任意小和实现全频域减振。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A剖示图。

其中，1-齿轮、2-加速度传感器、3-齿轮轴、4-滑环、5-箱体、6-电源、7-控制器、8-作动器、9-螺钉、10-质量块、11-导线孔。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种齿轮副扭转振动主动控制装置，本发明的齿轮副扭转振动主动控制装置包括四个的作动机构、控制器7、加速度传感器2、滑环4及电源6；外围设备为齿轮1和齿轮轴3；其中，作动机构由作动器8和惯性质量块10组成，齿轮轴3一端的端面上沿中心轴线开有导线孔11；

作动机构按齿轮圆周的切线方向安装在齿轮1轮盘上，作动机构通过作动器8连接惯性质量块10后由螺钉9固定安装在齿轮1轮盘上，四个作动机构沿周向均布在同一圆周平面内；滑环4安装在齿轮轴3一端的端面上，电源6和控制器7固定安装在外围的箱体5上，作动器的电源线以及加速度传感器2的信号线经齿轮轴3内部的导线孔11连接到滑环4上，电源6的导线和控制器7的控制线分别在外部连接滑环，控制器7采集加速度传感器振动信号，电源6在控制器7的控制下为给作动器8供电。

工作原理：当齿轮1与齿轮轴3同步旋转时，加速度传感器2将齿轮1的扭转振动情况通过信号线、滑环4以及控制线传给控制器7，控制器7将得到的扭转振动信号进行分析，得出振动信号中各谐波的频率、幅值和相位，并据此控制电源经电源线以及滑环4向作动器8提供频率相同，幅值和相位相应的电流，作动器8推动质量块10产生与齿轮副动态啮合力大小相等，方向相反的惯性力，从而抵消齿轮副的扭转振动。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。