基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器，包括底座、上端蓋、磁致伸縮單元，底座上固定有彈簧導(dǎo)柱，上端蓋安裝在彈簧導(dǎo)柱上，彈簧導(dǎo)柱上套裝有彈簧，彈簧導(dǎo)柱上端安裝有限定上端蓋位置的螺栓，上端蓋位于螺栓和彈簧之間并可沿彈簧導(dǎo)柱上下移動(dòng)，底座上固定有磁致伸縮單元套筒，磁致伸縮單元套筒里安裝磁致伸縮單元底座彈簧，磁致伸縮單元底座彈簧下端與底座固定，磁致伸縮單元底座彈簧上端與磁致伸縮單元支柱固定，磁致伸縮單元支柱上端安裝磁致伸縮單元，上端蓋下方固定夾板，磁致伸縮單元設(shè)置在夾板之間。本發(fā)明應(yīng)用摩擦力，使得磁致伸縮單元較小，降低了外圍功放的要求，剛度、阻尼可調(diào)，可拓寬吸振頻帶，適應(yīng)不同工況。
【專利說(shuō)明】基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種吸振器，具體地說(shuō)是半主動(dòng)吸振器。
【背景技術(shù)】
[0002]在振動(dòng)控制工程領(lǐng)域中，常用動(dòng)力吸振器對(duì)系統(tǒng)的某一頻率的振動(dòng)進(jìn)行抑制。動(dòng)力吸振器的工作原理是在系統(tǒng)的特定部位附加一個(gè)具有質(zhì)量和剛度的結(jié)構(gòu)，當(dāng)激勵(lì)源對(duì)包括了附加結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)所輸入的總能量保持不變時(shí)，原系統(tǒng)和吸振器在各頻率上吸收的能量總和亦不變。當(dāng)某頻率上吸振器的運(yùn)動(dòng)能量達(dá)到最大值(共振)時(shí)，原系統(tǒng)在該頻率上的運(yùn)動(dòng)能量就相應(yīng)的達(dá)到最小值，起到了“吸振”的作用。吸振器的作用原理便可歸納為:如何使吸振器在目標(biāo)頻率上的振動(dòng)能量達(dá)到最大。對(duì)于通?？珊?jiǎn)化為單自由度質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的動(dòng)力吸振器而言，就是要將附加結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度參數(shù)調(diào)諧至固有頻率與目標(biāo)頻率一致。此時(shí)，系統(tǒng)在該頻率上的振動(dòng)能量會(huì)輸入吸振器附加結(jié)構(gòu)，引起吸振器的共振。吸振器的質(zhì)量和剛度參數(shù)決定了共振的程度，而共振的程度決定了 “吸振”的能力的強(qiáng)弱。
[0003]傳統(tǒng)的動(dòng)力吸振器是質(zhì)量和剛度參數(shù)一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，由于固有頻率不可調(diào)，因而只能適應(yīng)單一的控制要求。振動(dòng)控制工程中有時(shí)運(yùn)用振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)以針對(duì)系統(tǒng)的變工況運(yùn)行和沖擊激勵(lì)等擾動(dòng)因素進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，要求控制系統(tǒng)的執(zhí)行器具有可調(diào)的工作參數(shù)。為了適應(yīng)主動(dòng)及半主動(dòng)控制的要求，拓寬吸振器的功能范圍，使吸振器的固有頻率能夠隨外界激勵(lì)頻率的變化而變化，出現(xiàn)了很多可調(diào)參數(shù)的半主動(dòng)吸振器，也稱為自調(diào)諧吸振器。
[0004]半主動(dòng)吸振器根據(jù)改變剛度的途徑可分為電磁式、機(jī)械式和智能材料式等。以往的機(jī)械式頻率可調(diào)動(dòng)力吸振器具有尺寸和靜質(zhì)量大，難以得到實(shí)際應(yīng)用的缺點(diǎn)。智能材料式技術(shù)先進(jìn)，但穩(wěn)定性較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于將智能材料引入機(jī)械式吸振器中的一種基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器，其特征是:包括底座、上端蓋、磁致伸縮單元，底座上固定有彈簧導(dǎo)柱，上端蓋安裝在彈簧導(dǎo)柱上，彈簧導(dǎo)柱上套裝有彈簧，彈簧導(dǎo)柱上端安裝有限定上端蓋位置的螺栓，上端蓋位于螺栓和彈簧之間并可沿彈簧導(dǎo)柱上下移動(dòng)，底座上固定有磁致伸縮單元套筒，磁致伸縮單元套筒里安裝磁致伸縮單元底座彈簧，磁致伸縮單元底座彈簧下端與底座固定，磁致伸縮單元底座彈簧上端與磁致伸縮單元支柱固定，磁致伸縮單元支柱上端安裝磁致伸縮單元，上端蓋下方固定夾板，磁致伸縮單元設(shè)置在夾板之間。
[0008]本發(fā)明還可以包括:
[0009]1、所述的磁致伸縮單元包括上蓋、下蓋、外殼、GMM棒、輸出桿、輸出蓋，上蓋、下蓋和外殼共同組成筒體，GMM棒安裝在筒體里，GMM棒與GMM棒之間、GMM棒與上蓋和下蓋之間均安裝導(dǎo)磁塊，GMM棒與外殼之間纏有線圈，輸出桿安裝在上蓋上，與上蓋相連的導(dǎo)磁塊還連接輸出桿，輸出桿外面套裝有輸出蓋。
[0010]2、磁致伸縮單元未通電時(shí)，磁致伸縮單元與夾板的距離為1±0.05mm。
[0011]3、當(dāng)磁致伸縮單元通電之前，磁致伸縮單元與夾板不接觸；當(dāng)磁致伸縮單元通電后，磁致伸縮單元開始與夾板接觸，當(dāng)加大電流后，磁致伸縮單元位移量達(dá)到飽和時(shí)，磁致伸縮單元可與夾板鎖死。
[0012]4、所述的彈簧導(dǎo)柱以及與其配合的彈簧、螺栓構(gòu)成導(dǎo)柱單元，導(dǎo)柱單元有四組，四組導(dǎo)柱單元的頂點(diǎn)位于同一個(gè)圓的圓周上，切四個(gè)頂點(diǎn)平分所在圓的圓周，上端蓋上固定有配重塊，配重塊的中心位于四個(gè)頂點(diǎn)所在圓的圓心；螺栓的下方安裝有導(dǎo)柱碟簧；輸出桿位于筒體里的部分設(shè)置有凸臺(tái)，凸臺(tái)與上蓋之間安裝有輸出碟簧。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:本發(fā)明改變傳統(tǒng)吸振器的結(jié)構(gòu)模式，在上端蓋增加夾板，磁致伸縮單元在工作狀態(tài)下可與夾板產(chǎn)生摩擦效果，從而使得磁致伸縮單元底座彈簧進(jìn)入工作狀態(tài)，通過(guò)控制磁致伸縮單元的位移量和輸出力的大小，影響磁致伸縮單元與夾板處摩擦力的大小、摩擦力的種類以及底座彈簧參與工作的程度，進(jìn)而改變整個(gè)吸振器的阻尼和剛度。這一結(jié)構(gòu)創(chuàng)新改變了以往機(jī)械式吸振器吸振頻率單一的弱點(diǎn)，不僅達(dá)到了電動(dòng)式、電液式等類型吸振器剛度可控的效果，而且還增加了阻尼調(diào)控的能力，保留了機(jī)械式吸振器有較強(qiáng)的可靠性和穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明的俯視圖；
[0016]圖3為本發(fā)明的磁致伸縮單元結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0018]結(jié)合圖1?3，本發(fā)明包括了底座6、彈簧導(dǎo)柱2、底座彈簧套筒11，這三部分構(gòu)成了吸振器的固定部分。外圍彈簧5與底座2及上端蓋4固定連接，上端蓋4可以彈簧導(dǎo)柱2上下移動(dòng)，上端蓋4上安裝有碟簧3避免上行時(shí)與螺栓發(fā)生碰撞，上端蓋4上固定有配重塊1，下面固定有夾板8，其都可隨上端蓋上下移動(dòng)。夾板中間安裝磁致伸縮單元7，磁致伸縮單元與夾板間隙很小，在Imm左右。磁致伸縮單元7由磁致伸縮單元支柱9及磁致伸縮單元底座彈簧10支撐，磁致伸縮單元底座彈簧10與底座6及磁致伸縮單元支柱9固連，磁致伸縮單元底座彈簧10安裝在磁致伸縮單元底座彈簧套筒11里，磁致伸縮單元底座彈簧套筒11固定在底座6上。
[0019]磁致伸縮單元包括上蓋16、下蓋、外殼15、GMM棒(磁致伸縮材料)13、輸出桿18、輸出蓋19，上蓋16、下蓋和外殼15共同組成筒體，GMM棒13安裝在筒體里，GMM棒與GMM棒之間、GMM棒與上蓋和下蓋之間均安裝導(dǎo)磁塊12，GMM棒與外殼15之間纏有線圈14，輸出桿18安裝在上蓋16上，與上蓋16相連的導(dǎo)磁塊還連接輸出桿18，輸出桿18外面套裝有輸出蓋19。[0020]本吸振器具體工作過(guò)程為:
[0021]當(dāng)磁致伸縮單元通電之前，磁致伸縮單元與夾板未接觸，磁致伸縮單元底座彈簧不起作用，吸振器的總剛度為外圍4根彈簧剛度之和，阻尼很小，為吸振器的固有阻尼。
[0022]當(dāng)磁致伸縮單元通電后，磁致伸縮單元與夾板接觸，磁致伸縮單元底座彈簧發(fā)揮作用，吸振器的總剛度介于為外圍4跟彈簧與底座彈簧之和之間，其隨電流的變化而改變，電流越大，總剛度越大。而此時(shí)吸振器的阻尼為固有阻尼加上磁致伸縮單元與夾板摩擦產(chǎn)生的阻尼之和，它也隨電流增加而改變。當(dāng)磁致伸縮單元位移量達(dá)到飽和時(shí)，磁致伸縮單元與夾板鎖死，此時(shí)吸振器的總剛度即所有彈簧剛度的總和，因摩擦而產(chǎn)生的阻尼力消失，總阻尼是吸振器的固有阻尼。
[0023]吸振器上端安裝了質(zhì)量套桿，可以根據(jù)不同的需要改變配重塊的質(zhì)量大小，進(jìn)而改變吸振器的總質(zhì)量，亦可達(dá)到粗調(diào)節(jié)吸振器固有頻率的作用，使得頻率調(diào)節(jié)范圍更廣，應(yīng)用更加靈活。
[0024]綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)的吸振器達(dá)到了根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的不同，進(jìn)而可靈活的改變本吸振器系統(tǒng)的質(zhì)量、剛度及阻尼，達(dá)到適應(yīng)不同工況、吸收不同頻率振動(dòng)以及跟蹤變化的振動(dòng)頻率等目的。
【權(quán)利要求】
1.基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器，其特征是:包括底座、上端蓋、磁致伸縮單元，底座上固定有彈簧導(dǎo)柱，上端蓋安裝在彈簧導(dǎo)柱上，彈簧導(dǎo)柱上套裝有彈簧，彈簧導(dǎo)柱上端安裝有限定上端蓋位置的螺栓，上端蓋位于螺栓和彈簧之間并可沿彈簧導(dǎo)柱上下移動(dòng)，底座上固定有磁致伸縮單元套筒，磁致伸縮單元套筒里安裝磁致伸縮單元底座彈簧，磁致伸縮單元底座彈簧下端與底座固定，磁致伸縮單元底座彈簧上端與磁致伸縮單元支柱固定，磁致伸縮單元支柱上端安裝磁致伸縮單元，上端蓋下方固定夾板，磁致伸縮單元設(shè)置在夾板之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器，其特征是:所述的磁致伸縮單兀包括上蓋、下蓋、外殼、GMM棒、輸出桿、輸出蓋,上蓋、下蓋和外殼共同組成筒體，GMM棒安裝在筒體里，GMM棒與GMM棒之間、GMM棒與上蓋和下蓋之間均安裝導(dǎo)磁塊，GMM棒與外殼之間纏有線圈，輸出桿安裝在上蓋上，與上蓋相連的導(dǎo)磁塊還連接輸出桿，輸出桿外面套裝有輸出蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器，其特征是:磁致伸縮單元未通電時(shí)，磁致伸縮單元與夾板的距離為1±0.05mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器，其特征是:當(dāng)磁致伸縮單元通電之前，磁致伸縮單元與夾板不接觸；當(dāng)磁致伸縮單元通電后，磁致伸縮單元開始與夾板接觸，當(dāng)加大電流后，磁致伸縮單元位移量達(dá)到飽和時(shí)，磁致伸縮單元可與夾板鎖死。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器，其特征是:當(dāng)磁致伸縮單元通電之前，磁致伸縮單元與夾板不接觸；當(dāng)磁致伸縮單元通電后，磁致伸縮單元開始與夾板接觸，當(dāng)加大電流后，磁致伸縮單元位移量達(dá)到飽和時(shí)，磁致伸縮單元可與夾板鎖死。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器，其特征是:所述的彈簧導(dǎo)柱以及與其配合的彈簧、螺栓構(gòu)成導(dǎo)柱單元，導(dǎo)柱單元有四組，四組導(dǎo)柱單元的頂點(diǎn)位于同一個(gè)圓的圓周上，切`四個(gè)頂點(diǎn)平分所在圓的圓周，上端蓋上固定有配重塊，配重塊的中心位于四個(gè)頂點(diǎn)所在圓的圓心；螺栓的下方安裝有導(dǎo)柱碟簧；輸出桿位于筒體里的部分設(shè)置有凸臺(tái)，凸臺(tái)與上蓋之間安裝有輸出碟簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器，其特征是:所述的彈簧導(dǎo)柱以及與其配合的彈簧、螺栓構(gòu)成導(dǎo)柱單元，導(dǎo)柱單元有四組，四組導(dǎo)柱單元的頂點(diǎn)位于同一個(gè)圓的圓周上，切四個(gè)頂點(diǎn)平分所在圓的圓周，上端蓋上固定有配重塊，配重塊的中心位于四個(gè)頂點(diǎn)所在圓的圓心；螺栓的下方安裝有導(dǎo)柱碟簧；輸出桿位于筒體里的部分設(shè)置有凸臺(tái)，凸臺(tái)與上蓋之間安裝有輸出碟簧。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器，其特征是:所述的彈簧導(dǎo)柱以及與其配合的彈簧、螺栓構(gòu)成導(dǎo)柱單元，導(dǎo)柱單元有四組，四組導(dǎo)柱單元的頂點(diǎn)位于同一個(gè)圓的圓周上，切四個(gè)頂點(diǎn)平分所在圓的圓周，上端蓋上固定有配重塊，配重塊的中心位于四個(gè)頂點(diǎn)所在圓的圓心；螺栓的下方安裝有導(dǎo)柱碟簧；輸出桿位于筒體里的部分設(shè)置有凸臺(tái)，凸臺(tái)與上蓋之間安裝有輸出碟簧。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動(dòng)吸振器，其特征是:所述的彈簧導(dǎo)柱以及與其配合的彈簧、螺栓構(gòu)成導(dǎo)柱單元，導(dǎo)柱單元有四組，四組導(dǎo)柱單元的頂點(diǎn)位于同一個(gè)圓的圓周上，切四個(gè)頂點(diǎn)平分所在圓的圓周，上端蓋上固定有配重塊，配重塊的中心位于四個(gè)頂點(diǎn)所在圓的圓心；螺栓的下方安裝有導(dǎo)柱碟簧；輸出桿位于筒體里的部分設(shè)置有凸臺(tái)，凸臺(tái)與上蓋 之間安裝有輸出碟簧。
【文檔編號(hào)】F16F7/00GK103511530SQ201310467758
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】李玩幽, 劉子豪, 路宇航, 柴卓野, 丁繼才, 朱鈺 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)