一種氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)包括工作氣缸、輔助氣缸、工作液缸、活塞桿組件、磁流變液阻尼控制閥、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件、氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件、基礎(chǔ)平臺(tái)、承載平臺(tái)、活塞桿位移傳感器、輔助活塞位移傳感器、基礎(chǔ)平臺(tái)加速度傳感器、承載平臺(tái)加速度傳感器、力傳感器、第一端口壓力傳感器、第二端口壓力傳感器、第三端口壓力傳感器、第四端口壓力傳感器、第五端口壓力傳感器、輸入信號(hào)處理器、輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊以及控制器。本實(shí)用新型的隔振系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊，能量消耗少，密封要求低，大范圍可調(diào)剛度、阻尼和高度，方便靈活實(shí)現(xiàn)多種主被動(dòng)控制方式等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及磁流變液體和氣動(dòng)隔振裝置以及隔振裝置設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地涉及一種具有獨(dú)立剛度、阻尼和高度控制且具有緊湊結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，該隔振系統(tǒng)可用于在機(jī)械、航空航天、車(chē)輛等領(lǐng)域中的可變工作狀況下的智能振動(dòng)隔離和沖擊吸收。
【背景技術(shù)】
[0002]隔振器是一種連接在設(shè)備和基礎(chǔ)之間的彈性元件，用以減少或消除由設(shè)備傳遞到基礎(chǔ)的振動(dòng)力和由基礎(chǔ)傳遞到設(shè)備的振動(dòng)。隔振器已經(jīng)廣范應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域如車(chē)輛懸掛裝置、飛機(jī)起落架和艦船敏感儀器的隔振保護(hù)等，它對(duì)保護(hù)被隔離裝備或儀器，保證其正常工作具有重要的意義。氣動(dòng)隔振器具有承載力大、自然頻率低、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單、清潔無(wú)污染、工作介質(zhì)安全可靠和工作環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，在高精度機(jī)械、測(cè)量?jī)x器和地震隔離等場(chǎng)合具有重要的應(yīng)用。但是，單腔氣動(dòng)隔振器一般需要較大的容腔體積來(lái)模擬線性彈簧效果，且因本身不具有足夠的阻尼而容易導(dǎo)致隔振中出現(xiàn)較大的諧振峰。通過(guò)節(jié)流閥口引入阻尼的雙腔氣動(dòng)隔振器可以有效改善系統(tǒng)低頻時(shí)諧振峰值過(guò)大的缺點(diǎn)，但附加的節(jié)流閥口流量動(dòng)力學(xué)和氣腔壓力微分動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜關(guān)系使得其剛度與阻尼具有耦合影響，不利于控制器設(shè)計(jì)。磁流變液是一種鐵磁粒子均勻懸浮于載體中的智能材料。在外界磁場(chǎng)作用下，磁流變液的粘度和屈服應(yīng)力能迅速發(fā)生變化，產(chǎn)生較大的阻尼力；而在磁場(chǎng)消失時(shí)又迅速恢復(fù)其流動(dòng)特性。磁流變技術(shù)具有可控性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度大、功率消耗低、抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于在振動(dòng)隔離和緩沖裝置中作為阻尼器吸收振動(dòng)能量。現(xiàn)有的磁流變阻尼器在應(yīng)用中一般是與被動(dòng)彈簧一起構(gòu)成隔振器，實(shí)現(xiàn)單一振動(dòng)隔離或沖擊吸收等功能。近年來(lái)，將磁流變液阻尼技術(shù)和氣動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)得到一定的發(fā)展。如美國(guó)專(zhuān)利US6302249B1 (linear-acting controllable pneumatic actuator and motion controlapparatus including a field responsive medium and control method therefor)和中國(guó)專(zhuān)利CN2900921Y (磁流變阻尼器及其磁流變氣動(dòng)伺服系統(tǒng))涉及在氣動(dòng)系統(tǒng)中嵌入磁流變液制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)系統(tǒng)的高精度控制。中國(guó)專(zhuān)利CN102287472A(串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧)涉及一種加入磁流變液的油氣彈簧。美國(guó)專(zhuān)利US20040212132A1 (Shock, vibrationand acoustic isolation system)涉及一種內(nèi)部嵌入磁流變液阻尼器的空氣彈簧隔振裝置。將氣動(dòng)彈簧的可變剛度和磁流變液的可變阻尼結(jié)合在一起，緊湊型的具有非線性剛度和非線性阻尼獨(dú)立調(diào)節(jié)的以滿(mǎn)足多種應(yīng)用場(chǎng)合的多功能減震和隔振器的設(shè)計(jì)是隔振器設(shè)計(jì)的一種有益嘗試，將在集成型沖擊和隔振一體化減震隔振器、智能型飛機(jī)起落架軟硬著陸隔振系統(tǒng)和路面剛度自適應(yīng)的汽車(chē)懸掛等系統(tǒng)中具有較好的應(yīng)用前景。
[0003]美國(guó)專(zhuān)利US7930150B2 (Method of designing magnetorheological fluidenergy absorbing device using hydromechanical analysis)提供了一種雙摺疊型流動(dòng)式磁流變液阻尼器的設(shè)計(jì)方法。該方法選取一定空間結(jié)構(gòu)約束下的磁流變液阻尼閥的集中參數(shù)(如賓漢數(shù))，基于有限元分析方法獲得相應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，然后逐步調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)使之滿(mǎn)足預(yù)先設(shè)定的阻尼性能(如最大阻尼力和零電流阻尼力)。本實(shí)用新型專(zhuān)利申請(qǐng)中，組成隔振系統(tǒng)的重要元素不僅包括磁流變液阻尼部件，也包括氣動(dòng)彈簧部件。整個(gè)系統(tǒng)在機(jī)械結(jié)構(gòu)和磁場(chǎng)特性相關(guān)參數(shù)上都具有較多的設(shè)計(jì)變量(如氣腔工作壓力、氣腔容積、壓力增量、容積增量、阻尼單元結(jié)構(gòu)尺寸和勵(lì)磁電流等)，并且各種設(shè)計(jì)變量對(duì)可得的系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能存在復(fù)雜的非線性相互耦合影響；且性能影響的量化分析因涉及具體不同的結(jié)構(gòu)尺寸和實(shí)際應(yīng)用約束而有較大差別，不利于建立統(tǒng)一的比較分析原則。因此，對(duì)氣動(dòng)彈簧和磁流變液阻尼元件組成的隔振系統(tǒng)提供一種基于無(wú)量綱設(shè)計(jì)參數(shù)且有利于最優(yōu)化設(shè)計(jì)或方便的參數(shù)敏感度分析的通用設(shè)計(jì)方法，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況獲取具體物理參數(shù)的分層型設(shè)計(jì)方法具有重要意義，是實(shí)現(xiàn)其模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的關(guān)鍵。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供了一種具有多功能主被動(dòng)綜合控制功能、獨(dú)立可調(diào)剛度、阻尼和高度的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振裝置及其系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法，依據(jù)所提供的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的此類(lèi)隔振器可廣泛應(yīng)用于各種振動(dòng)隔離場(chǎng)合。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]本實(shí)用新型提供了一種氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，該隔振系統(tǒng)包括工作氣缸28、輔助氣缸29、工作液缸27、活塞桿組件50、磁流變液阻尼控制閥30、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31、氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件32、基礎(chǔ)平臺(tái)20、承載平臺(tái)2、活塞桿位移傳感器41a、輔助活塞位移傳感器4lb、基礎(chǔ)平臺(tái)加速度傳感器40b、承載平臺(tái)加速度傳感器40a、力傳感器39a、第一端口壓力傳感器38a、第二端口壓力傳感器38b、第三端口壓力傳感器38c、第四端口壓力傳感器38d、第五端口壓力傳感器38e、輸入信號(hào)處理器37、輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊36以及控制器47 ；
[0007]所述工作氣缸28包括工作氣缸內(nèi)缸筒18、第一工作氣缸端蓋11a、第二工作氣缸端蓋lib、第一端口 P3、第二端口 P4 ;其中，所述工作氣缸內(nèi)缸筒18兩端開(kāi)口，其兩端開(kāi)口分別被所述第一工作氣缸端蓋Ila和所述第二工作氣缸端蓋Ilb封閉，形成所述工作氣缸28的內(nèi)部區(qū)域；所述工作氣缸28的內(nèi)部區(qū)域填充有壓縮空氣，并設(shè)置有工作氣腔活塞14，該工作氣腔活塞14外壁上設(shè)置有工作氣腔活塞密封組件15，該工作氣腔活塞14可滑動(dòng)地穿設(shè)于所述工作氣缸內(nèi)缸筒18中，且該工作氣腔活塞密封組件15的外邊緣與該工作氣缸內(nèi)缸筒18的內(nèi)壁緊密貼合，從而將所述工作氣缸28的內(nèi)部區(qū)域分隔成兩個(gè)工作腔室:第一工作氣腔12a和第二工作氣腔12b ;所述第一端口 P3開(kāi)設(shè)于所述第一工作氣缸端蓋I Ia上，且與所述第一工作氣腔12a連通；所述第二端口 P4開(kāi)設(shè)于所述第二工作氣缸端蓋Ilb上，且與所述第二工作氣腔12b連通；
[0008]所述氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31上開(kāi)設(shè)有第三端口 A、第四端口 B以及第五端口 C ;所述第一端口 P3通過(guò)氣管34與所述第三端口 A連通，所述第二端口 P4通過(guò)氣管34與所述第五端口 C連通；所述第一工作氣腔12a和所述第二工作氣腔12b的壓力通過(guò)所述氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31的所述第三端口 A和所述第五端口 C充放氣來(lái)控制；
[0009]所述工作液缸27與所述工作氣缸28同軸連接，且固定地安裝在所述第一工作氣缸端蓋Ila上；該工作液缸27包括工作液缸內(nèi)缸筒7、第一工作液缸端蓋5a、第二工作液缸端蓋5b、第六端口 P1、第七端口 P2 ;其中，所述工作液缸內(nèi)缸筒7兩端開(kāi)口，其兩端開(kāi)口分別被所述第一工作液缸端蓋5a和所述第二工作液缸端蓋5b封閉，形成所述工作液缸27的內(nèi)部區(qū)域；該工作液缸27的內(nèi)部區(qū)域設(shè)置有工作液腔活塞10，該工作液腔活塞10的外壁上固定地套設(shè)有液腔活塞密封組件9，該工作液腔活塞10可滑動(dòng)地穿設(shè)于所述工作液缸內(nèi)缸筒7中，且該液腔活塞密封組件9的外邊緣與該工作液缸內(nèi)缸筒7的內(nèi)壁緊密貼合，將所述工作液缸27的內(nèi)部區(qū)域分隔成第一液腔8a和第二液腔8b ;所述第六端口 Pl開(kāi)設(shè)于所述第一工作液缸端蓋5a上，且與所述第一液腔8a連通；所述第七端口 P2開(kāi)設(shè)于所述第二工作液缸端蓋5b上，且與所述第二液腔Sb連通；所述第六端口 Pl和所述第七端口 P2分別通過(guò)所述工作液缸27旁路的液壓管道33與所述磁流變液阻尼控制閥30相連接；磁流變液63充滿(mǎn)所述第一液腔8a、所述第二液腔Sb、所述液壓管道33和所述磁流變液阻尼控制閥30的腔體；所述磁流變液63的流變特性通過(guò)所述磁流變液阻尼控制閥30調(diào)節(jié)；
[0010]所述輔助氣缸29固定地安裝于所述工作氣缸28上，該輔助氣缸29包括輔助氣缸內(nèi)缸筒24、第一輔助氣缸端蓋21a、第二輔助氣缸端蓋21b、第八端口 P5、第九端口 P6、輔助氣腔活塞26及其輔助氣腔活塞密封組件25 ;所述輔助氣缸內(nèi)缸筒24兩端開(kāi)口，該輔助氣缸內(nèi)缸筒24的兩端開(kāi)口分別被所述第一輔助氣缸端蓋21a和所述第二輔助氣缸端蓋21b封閉，形成所述輔助氣缸29的內(nèi)部區(qū)域；所述輔助氣缸29的內(nèi)部區(qū)域設(shè)置有所述輔助氣腔活塞26，該輔助氣腔活塞26外壁上固定地套設(shè)有所述輔助氣腔活塞密封組件25，該輔助氣腔活塞26可滑動(dòng)地穿設(shè)于所述輔助氣缸內(nèi)缸筒24中，且該輔助氣腔活塞密封組件25的外邊緣與該輔助氣缸內(nèi)缸筒24的內(nèi)壁緊密貼合，從而將所述輔助氣缸29的內(nèi)部區(qū)域分成第一輔助氣腔23a和第二輔助氣腔23b ;所述第八端口 P5開(kāi)設(shè)于所述第一輔助氣缸端蓋21a上，與所述第一輔助氣腔23a連通；所述第九端口 P6開(kāi)設(shè)于所述第二輔助氣缸端蓋21b上，且與所述第二輔助氣腔23b連通；所述第八端口 P5還通過(guò)氣管34與所述第四端口 B連通；所述第二輔助氣腔23b的有效工作容積可通過(guò)調(diào)節(jié)所述氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31的所述第四端口 B充放氣來(lái)控制；
[0011]所述氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件32通過(guò)氣管34經(jīng)所述第九端口 P6與所述第二輔助氣腔23b相連，還通過(guò)氣管34經(jīng)所述第二端口 P4與所述第二工作氣腔12b相連；
[0012]所述第二工作氣缸端蓋Ilb與所述第二輔助氣缸端蓋21b并行或同心連接；
[0013]所述第二工作氣缸端蓋Ilb的底部與所述第二輔助氣缸端蓋21b的底部安裝有同一所述基礎(chǔ)平臺(tái)20，該基礎(chǔ)平臺(tái)20用于接收來(lái)自環(huán)境的干擾和振動(dòng)；
[0014]所述活塞桿組件50包括液腔活塞桿3、所述工作液腔活塞10及其所述液腔活塞密封組件9、工作氣腔活塞桿13、所述工作氣腔活塞14及其所述工作氣腔活塞密封組件15 ；所述液腔活塞桿3順次與所述工作液腔活塞10、所述工作氣腔活塞桿13同軸連接，且所述工作氣腔活塞桿13與所述工作氣腔活塞14同軸連接；
[0015]所述第一工作液缸端蓋5a上還開(kāi)設(shè)有第一軸孔，所述第二工作液缸端蓋5b上還開(kāi)設(shè)有第二軸孔，所述第一工作氣缸端蓋Ila上還開(kāi)設(shè)有第三軸孔，所述活塞桿組件50順次可滑動(dòng)地穿設(shè)于所述第一軸孔、所述第二軸孔和所述第三軸孔中；
[0016]所述液腔活塞桿3的遠(yuǎn)離所述工作氣缸28的一端，連接所述力傳感器39a后與所述承載平臺(tái)2相連，接收被隔振或吸振的負(fù)載I ;
[0017]所述氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31的輸入端還與氣源發(fā)生及處理單元35的輸出端相接；所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊36包括功率放大器36b和電流放大模塊36a ;所述功率放大器36b的第一輸出端與所述氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31電性連接，用于產(chǎn)生開(kāi)關(guān)閥電壓控制信號(hào)45 ;所述功率放大器36b的第二輸出端與所述氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件32電性連接，用于產(chǎn)生節(jié)流閥電壓控制信號(hào)46 ;所述電流放大模塊36a的輸出端與所述磁流變液阻尼控制閥30電性連接，用于產(chǎn)生勵(lì)磁電流控制信號(hào)44 ;所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊36的輸入端與所述控制器47的輸出端電性連接，用于接收由所述控制器47產(chǎn)生的執(zhí)行器控制信號(hào)43 ；
[0018]所述力傳感器39a設(shè)置在所述活塞桿組件50和所述承載平臺(tái)2之間，用于檢測(cè)所述活塞桿組件50的輸出力；所述活塞桿位移傳感器41a安裝于所述工作液缸27上，用于檢測(cè)所述活塞桿組件50的運(yùn)動(dòng)位移；所述輔助活塞位移傳感器41b安裝于所述輔助氣缸29上，用于檢測(cè)所述輔助氣腔活塞26的位移；所述第一端口壓力傳感器38a的壓力檢測(cè)端口與所述第一液腔8a的所述第六端口 Pl連通，用于檢測(cè)該第一液腔8a的內(nèi)部壓力；所述第二端口壓力傳感器38b的壓力檢測(cè)端口與所述第二液腔8b的所述第七端口 P2連通，用于檢測(cè)所述第二液腔8b的內(nèi)部壓力；所述第三端口壓力傳感器38c的壓力檢測(cè)端口與所述第一工作氣腔12a的所述第一端口 P3連通，用于檢測(cè)該第一工作氣腔12a的內(nèi)部壓力；所述第五端口壓力傳感器38e的壓力檢測(cè)端口與所述第二工作氣腔12b的所述第二端口 P4連通，用于檢測(cè)所述第二工作氣腔12b的內(nèi)部壓力；所述第四端口壓力傳感器38d的壓力檢測(cè)端口與所述第一輔助氣腔23a的所述第八端口 P5連通，用于檢測(cè)所述第一輔助氣腔23a的內(nèi)部壓力；所述基礎(chǔ)平臺(tái)加速度傳感器40b設(shè)置在所述基礎(chǔ)平臺(tái)20上，用于檢測(cè)該基礎(chǔ)平臺(tái)20的振動(dòng)加速度，所述承載平臺(tái)加速度傳感器40a設(shè)置在所述承載平臺(tái)2上，用于檢測(cè)該承載平臺(tái)2的振動(dòng)加速度；
[0019]所述輸入信號(hào)處理器37包括壓力傳感器輸入信號(hào)處理器37a、加速度傳感器輸入信號(hào)處理器37c、力傳感器輸入信號(hào)處理器37b以及位移傳感器輸入信號(hào)處理器37d ；
[0020]所述第一端口壓力傳感器38a、所述第二端口壓力傳感器38b、所述第三端口壓力傳感器38c、所述第四端口壓力傳感器38d、所述第五端口壓力傳感器38e各自的輸出端分別與所述壓力傳感器輸入信號(hào)處理器37a的輸入端電性連接；所述承載平臺(tái)加速度傳感器40a和所述基礎(chǔ)平臺(tái)加速度傳感器40b各自的輸出端分別與所述加速度傳感器輸入信號(hào)處理器37c的輸入端電性連接；所述力傳感器39a的輸出端與所述力傳感器輸入信號(hào)處理器37b的輸入端電性連接；所述活塞桿位移傳感器41a和所述輔助活塞位移傳感器41b的各自輸出端分別與所述位移傳感器輸入信號(hào)處理器37d的輸入端電性連接；所述壓力傳感器輸入信號(hào)處理器37a、所述加速度傳感器輸入信號(hào)處理器37c、所述力傳感器輸入信號(hào)處理器37b以及所述位移傳感器輸入信號(hào)處理器37d各自的輸出端分別與所述控制器47的輸入端口總線電性連接，用于輸出信號(hào)數(shù)據(jù)42。
[0021]本實(shí)用新型上述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)中，所述第一工作氣缸端蓋Ila和所述工作氣缸內(nèi)缸筒18之間設(shè)置有第一氣缸端部緩沖墊19a ;所述第二工作氣缸端蓋Ilb和所述工作氣缸內(nèi)缸筒18之間設(shè)置有第二氣缸端部緩沖墊19b。
[0022]本實(shí)用新型上述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)中，所述第一工作液缸端蓋5a和所述工作液缸內(nèi)缸筒7之間設(shè)置有第一液缸端部緩沖墊6a ;所述第二工作液缸端蓋5b和所述工作液缸內(nèi)缸筒7之間設(shè)置有第二液缸端部緩沖墊6b。
[0023]本實(shí)用新型上述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)中，所述第一輔助氣缸端蓋21a和所述輔助氣缸內(nèi)缸筒24之間設(shè)置有第一輔助氣缸端部緩沖墊22a ;所述第二輔助氣缸端蓋21b和所述輔助氣缸內(nèi)缸筒24之間設(shè)置有第二輔助氣缸端部緩沖墊22b。
[0024]本實(shí)用新型上述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)中，所述氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件32為氣動(dòng)流量閥、節(jié)流管道、設(shè)置在所述第二工作氣缸端蓋Ilb上的阻尼孔和設(shè)置在所述第二輔助氣缸端蓋21b上的阻尼孔中的任意一種。
[0025]本實(shí)用新型上述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)中，所述第二工作液缸端蓋5b與所述第一工作氣缸端蓋Ila可通過(guò)螺接或焊接成一體。
[0026]本實(shí)用新型上述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)中，處于所述第一液腔8a中的所述液腔活塞桿3的作用面積、處于所述第二液腔Sb的所述工作氣腔活塞桿13的作用面積以及處于所述第一工作氣腔12a中的所述工作氣腔活塞桿13的作用面積相同。
[0027]本實(shí)用新型上述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)中，所述氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31包括用于控制所述第三端口 A的充放氣量的第一開(kāi)關(guān)閥裝置31a，用于控制所述第四端口 B的充放氣量的所述第二開(kāi)關(guān)閥裝置31b，以及用于控制所述第五端口 C的充放氣量的所述第三開(kāi)關(guān)閥裝置31c ;所述第一開(kāi)關(guān)閥裝置31a包括輸出端與所述第一工作氣腔12a連通，用于控制向該第一工作氣腔12a中充放氣的第一開(kāi)關(guān)閥Vai和輸出端與外界環(huán)境連通的第二開(kāi)關(guān)閥Va2，所述第一開(kāi)關(guān)閥Vai的輸入端和所述第二開(kāi)關(guān)閥Va2的輸入端均與氣泵Ps的輸出端相連；所述第二開(kāi)關(guān)閥裝置31b包括輸出端與所述第一輔助氣腔23a連通，用于控制向該第一輔助氣腔23a中充放氣的第三開(kāi)關(guān)閥Vbi和輸出端與外界環(huán)境連通的第四開(kāi)關(guān)閥Vb2 ;所述第三開(kāi)關(guān)閥Vbi的輸入端和所述第四開(kāi)關(guān)閥Vb2的輸入端均與所述氣泵Ps的輸出端相連；所述第三開(kāi)關(guān)閥裝置31c包括輸出端與所述第二工作氣腔12b連通，用于控制向該第二工作氣腔12b中充放氣的第五開(kāi)關(guān)閥Va和輸出端與外界環(huán)境連通的第六開(kāi)關(guān)閥Vk ;所述第五開(kāi)關(guān)閥Va的輸入端和所述第六開(kāi)關(guān)閥\2的輸入端均與所述氣泵Ps的輸出端相連。
[0028]本實(shí)用新型上述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)中，所述磁流變液阻尼控制閥30包括左端蓋73a、右端蓋73b、左輪幅74a、右輪幅74b、由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的外缸筒66、由非導(dǎo)磁材料構(gòu)成的繞線筒78、由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的閥芯A64，由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的左閥芯B65a、右閥芯B65b ;所述外缸筒66為中空筒狀結(jié)構(gòu)，所述左端蓋73a通過(guò)左端蓋徑向密封組件61a密封該外缸筒66 —端,所述右端蓋73b通過(guò)右端蓋徑向密封組件61b密封該外缸筒66另一端，從而使所述外缸筒66內(nèi)部形成有容置空間；所述左端蓋73a中部開(kāi)設(shè)有左側(cè)管路螺紋接口 71a和第一臺(tái)階孔72a ;所述左側(cè)管路螺紋接口 71a和所述第一臺(tái)階孔72a相連通，并一起貫穿該左端蓋73a ;該左側(cè)管路螺紋接口 71a外側(cè)開(kāi)口與所述第六端口 Pl連通，所述右端蓋73b中部開(kāi)設(shè)有右側(cè)管路螺紋接口 71b和第二臺(tái)階孔72b ;所述右側(cè)管路螺紋接口 71b和所述第二臺(tái)階孔72b相連通，并一起貫穿該右端蓋73b ;該右側(cè)管路螺紋接口 71b外側(cè)開(kāi)口與所述第七端口 P2相連通；所述左輪幅74a、所述右輪幅74b和所述閥芯A64均設(shè)置于所述外缸筒66的容置空間中，且所述左輪幅74a、所述右輪幅74b分別抵持于所述左端蓋73a和所述右端蓋73b ;所述左輪幅74a上開(kāi)設(shè)有貫穿該左輪幅74a，并與所述第一臺(tái)階孔72a相連通的第一均布孔69a ;所述右輪幅74b上還開(kāi)設(shè)有貫穿該右輪幅74b，并與所述第二臺(tái)階孔72b相連通的第二均布孔69b ;所述左輪幅74a還通過(guò)左套筒徑向密封組件62a與所述外缸筒66密封配合；所述右輪幅74b通過(guò)右套筒徑向密封組件62b與所述外缸筒66密封配合；所述閥芯A64為剖面呈工字型的回轉(zhuǎn)體，并設(shè)置在所述左輪幅74a和所述右輪幅74b之間，分別與所述左輪幅74a和所述右輪幅74b同軸連接，所述閥芯A64還分別通過(guò)左閥芯A軸向密封圈75a和右閥芯A軸向密封圈75b與所述左輪幅74a和所述右輪幅74b密封配合；所述左閥芯B65a、所述右閥芯B65b以及所述繞線筒78分別同軸套設(shè)在所述閥芯A64外側(cè)；所述繞線筒78同軸設(shè)置在所述左閥芯B65a、所述右閥芯B65b之間；所述右閥芯B64b通過(guò)定位銷(xiāo)釘82安裝于所述繞線筒78 ;所述繞線筒78上纏繞有線圈80 ;所述線圈80與所述外缸筒66之間形成有線圈容腔81 ;所述左閥芯B65a、所述右閥芯B65b分別與所述閥芯A64之間具有工作間隙通道77 ;所述繞線筒78與所述閥芯A64之間具有非工作間隙通道79 ;所述工作間隙通道77與所述非工作間隙通道79相連通，還分別與所述第一均布孔69a和所述第二均布孔69b相連通；所述左閥芯B65a固定連接于所述左輪幅74a，且所述左輪幅74a通過(guò)左閥芯B軸向密封圈76a與所述左閥芯B65a密封配合；所述右閥芯B65b固定連接于所述右輪幅74b，且所述右輪幅74b通過(guò)右閥芯B軸向密封圈76b與所述右閥芯B65b密封配合；磁流變液63在所述第六端口 Pl經(jīng)所述左側(cè)管路螺紋接口 71a、所述第一臺(tái)階孔72a、所述第一均布孔69a、所述工作間隙通道77、所述非工作間隙通道79、所述第二均布孔6%、所述第二臺(tái)階孔72b以及所述右側(cè)管路螺紋接口 71b之后到所述第七端口 P2之間的腔體內(nèi)流動(dòng)，且與其他外界環(huán)境隔離。
[0029]本實(shí)用新型上述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)中，所述左端蓋73a的外側(cè)面和所述右端蓋73b的外側(cè)面分別設(shè)置有螺紋接口 70，用于將所述磁流變液阻尼控制閥30與所述工作液缸27的固定連接。
[0030]本實(shí)用新型上述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)中，所述工作間隙通道77的間隙小于所述非工作間隙通道79的間隙。
[0031]本實(shí)用新型上述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)中，所述磁流變液阻尼控制閥30包括用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁流變液阻尼單元83，該磁流變液阻尼單元83包括所述外缸筒66、所述繞線筒78、所述閥芯A64、所述左閥芯B65a、所述右閥芯B65b、所述線圈80、所述線圈容腔81、所述工作間隙通道77、所述非工作間隙通道79、所述磁流變液63。
[0032]本實(shí)用新型上述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)中，多個(gè)所述磁流變液阻尼單元83同軸固定連接，并且使多個(gè)所述線圈80反并聯(lián)連接。
[0033]本實(shí)用新型與【背景技術(shù)】相比具有的有益的效果有:本實(shí)用新型可充分利用工作氣缸的有益非線性可調(diào)剛度和磁流變液阻尼單元的有益非線性可調(diào)阻尼特性，采用低能耗的氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件和磁流變液阻尼控制閥來(lái)獨(dú)立調(diào)節(jié)隔振系統(tǒng)的剛度和阻尼，從而進(jìn)行多功能有效振動(dòng)隔離，具有結(jié)構(gòu)緊湊，能量消耗少，密封要求低，大范圍可調(diào)剛度、阻尼和高度，方便靈活實(shí)現(xiàn)多種主被動(dòng)控制方式等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的通用型和模塊化配置的磁流變液阻尼單元結(jié)構(gòu)隔離了線圈引線和磁流變液，從而有效防止線圈過(guò)熱現(xiàn)象的產(chǎn)生；且采用工作間隙通道和非工作間隙通道差異的結(jié)構(gòu)有利于產(chǎn)生較低的粘性阻尼力。本實(shí)用新型還提供的針對(duì)氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)的無(wú)量綱分層型解析優(yōu)化設(shè)計(jì)方法具有設(shè)計(jì)步驟條理清晰，且因其獨(dú)立于各種具體硬件配置而適應(yīng)強(qiáng)，有效的參數(shù)敏感度分析對(duì)可得的系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能提供直觀有效的量化分析和評(píng)估從而方便確定合適的設(shè)計(jì)參數(shù)和范圍等優(yōu)點(diǎn)。該實(shí)用新型產(chǎn)品可靈活應(yīng)用于多種振動(dòng)控制和隔離場(chǎng)合(特別是各種有可變剛度和阻尼需求的振動(dòng)隔離和沖擊吸收等場(chǎng)合):如集成型沖擊和隔振一體化隔振器，智能化飛機(jī)起落架軟硬著陸隔振系統(tǒng)，路面剛度自適應(yīng)的汽車(chē)懸掛系統(tǒng)等?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)的示意圖；
[0035]圖2a、2b、2c是圖1所示的氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件的氣路示意圖；
[0036]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的單線圈式磁流變液阻尼控制閥的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0037]圖4是本實(shí)用新型另一實(shí)施例的多線圈式磁流變液阻尼控制閥的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0038]圖5a是本實(shí)用新型實(shí)施例的將磁流變液阻尼單元嵌入工作液缸的工作液腔活塞的不意圖；
[0039]圖5b是本實(shí)用新型實(shí)施例的將磁流變液阻尼控制閥旁路配置于工作液缸外側(cè)的示意圖；
[0040]圖6是氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)示意圖；
[0041]圖7是磁流變液阻尼單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)示意圖；
[0042]圖8是氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)的等效機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖9是氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]現(xiàn)參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型的一些事例性實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，其中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件。
[0045]圖1示出了一種氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，該隔振系統(tǒng)包括工作氣缸28、輔助氣缸29、工作液缸27、活塞桿組件50、磁流變液阻尼控制閥30、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31、氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件32、基礎(chǔ)平臺(tái)20、承載平臺(tái)2，活塞桿位移傳感器41a、輔助活塞位移傳感器4 Ib、基礎(chǔ)平臺(tái)加速度傳感器40b、承載平臺(tái)加速度傳感器40a、力傳感器39a、工作液缸27的第一端口壓力傳感器38a和第二端口壓力傳感器38b、工作氣缸28的第三端口壓力傳感器38c和第四端口壓力傳感器38d、輔助氣缸29的第五端口壓力傳感器38e、輸入信號(hào)處理器37、輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊36以及控制器47。
[0046]工作氣缸28包括工作氣缸內(nèi)缸筒18、第一工作氣缸端蓋11a、第二工作氣缸端蓋lib、第一氣缸端部緩沖墊19a、第二氣缸端部緩沖墊19b、第一端口 P3、第二端口 P4。其中，工作氣缸內(nèi)缸筒18兩端開(kāi)口，其兩端開(kāi)口分別被第一工作氣缸端蓋I Ia和第二工作氣缸端蓋Ilb封閉,形成工作氣缸28的內(nèi)部區(qū)域；第一工作氣缸端蓋Ila和工作氣缸內(nèi)缸筒18之間設(shè)置有第一氣缸端部緩沖墊19a ;第二工作氣缸端蓋Ilb和工作氣缸內(nèi)缸筒18之間設(shè)置有第二氣缸端部緩沖墊19b ;工作氣缸28的內(nèi)部區(qū)域填充有壓縮空氣，并設(shè)置有工作氣腔活塞14，該工作氣腔活塞14外壁上設(shè)置有工作氣腔活塞密封組件15，該工作氣腔活塞14可滑動(dòng)地穿設(shè)于工作氣缸內(nèi)缸筒18中，且該工作氣腔活塞密封組件15的外邊緣與該工作氣缸內(nèi)缸筒18的內(nèi)壁緊密貼合，從而將工作氣缸28的內(nèi)部區(qū)域分隔成兩個(gè)工作腔室:第一工作氣腔12a和第二工作氣腔12b。第一端口 P3開(kāi)設(shè)于第一工作氣缸端蓋Ila上,且與第一工作氣腔12a連通；第二端口 P4開(kāi)設(shè)于第二工作氣缸端蓋Ilb上,且與第二工作氣腔12b連通；氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31上開(kāi)設(shè)有第三端口 A、第四端口 B以及第五端口 C ;第一端口P3通過(guò)氣管34與第三端口 A連通，第二端口 P4通過(guò)氣管34與第五端口 C連通。第一工作氣腔12a和第二工作氣腔12b的壓力可通過(guò)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31的第三端口 A和第五端口 C充放氣來(lái)控制，實(shí)現(xiàn)可變剛度和可變高度的控制。而氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31的第三端口 A和第五端口 C充放氣由開(kāi)關(guān)閥電壓控制信號(hào)45控制。第一氣缸端部緩沖墊19a和第二氣缸端部緩沖墊19b起著限制工作氣腔活塞14行程和保護(hù)整個(gè)氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)的作用。
[0047]工作液缸27與工作氣缸28同軸連接，且固定地安裝在第一工作氣缸端蓋Ila上。該工作液缸27包括工作液缸內(nèi)缸筒7、第一工作液缸端蓋5a、第二工作液缸端蓋5b、第一液缸端部緩沖墊6a、第二液缸端部緩沖墊6b、第六端口 P1、第七端口 P2。其中，工作液缸內(nèi)缸筒7兩端開(kāi)口，其兩端開(kāi)口分別被第一工作液缸端蓋5a和第二工作液缸端蓋5b封閉，形成工作液缸27的內(nèi)部區(qū)域；第一工作液缸端蓋5a和工作液缸內(nèi)缸筒7之間設(shè)置有第一液缸端部緩沖墊6a ;第二工作液缸端蓋5b和工作液缸內(nèi)缸筒7之間設(shè)置有第二液缸端部緩沖墊6b ;該工作液缸27的內(nèi)部區(qū)域設(shè)置有工作液腔活塞10，該工作液腔活塞10的外壁上固定地套設(shè)有液腔活塞密封組件9，該工作液腔活塞10可滑動(dòng)地穿設(shè)于工作液缸內(nèi)缸筒7中，且該液腔活塞密封組件9的外邊緣與該工作液缸內(nèi)缸筒7的內(nèi)壁緊密貼合，將工作液缸27的內(nèi)部區(qū)域分隔成第一液腔8a和第二液腔Sb。第六端口 Pl開(kāi)設(shè)于第一工作液缸端蓋5a上，且與第一液腔8a連通；第七端口 P2開(kāi)設(shè)于第二工作液缸端蓋5b上，且與第二液腔8b連通。第六端口 Pl和第七端口 P2分別通過(guò)工作液缸27旁路的液壓管道33與磁流變液阻尼控制閥30相連接。磁流變液63充滿(mǎn)第一液腔8a、第二液腔8b、液壓管道33和磁流變液阻尼控制閥30的腔體；磁流變液63的流變特性通過(guò)磁流變液阻尼控制閥30調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)磁流變液63的可變阻尼特性。而磁流變液阻尼控制閥30通過(guò)勵(lì)磁電流控制信號(hào)44控制。
[0048]優(yōu)選地，第二工作液缸端蓋5b與第一工作氣缸端蓋Ila可通過(guò)螺接或焊接成一體。
[0049]輔助氣缸29固定地安裝于工作氣缸28上，該輔助氣缸29包括輔助氣缸內(nèi)缸筒24,第一輔助氣缸端蓋21a、第二輔助氣缸端蓋21b、第一輔助氣缸端部緩沖墊22a、第二輔助氣缸端部緩沖墊22b、第八端口 P5、第九端口 P6，輔助氣腔活塞26及其輔助氣腔活塞密封組件25。輔助氣缸內(nèi)缸筒24兩端開(kāi)口，該輔助氣缸內(nèi)缸筒24的兩端開(kāi)口分別被第一輔助氣缸端蓋21a和第二輔助氣缸端蓋21b封閉,形成輔助氣缸29的內(nèi)部區(qū)域。第一輔助氣缸端蓋21a和輔助氣缸內(nèi)缸筒24之間設(shè)置有第一輔助氣缸端部緩沖墊22a ;第二輔助氣缸端蓋21b和輔助氣缸內(nèi)缸筒24之間設(shè)置有第二輔助氣缸端部緩沖墊22b ;輔助氣缸29的內(nèi)部區(qū)域設(shè)置有輔助氣腔活塞26，該輔助氣腔活塞26外壁上固定地套設(shè)有輔助氣腔活塞密封組件25，該輔助氣腔活塞26可滑動(dòng)地穿設(shè)于輔助氣缸內(nèi)缸筒24中，且該輔助氣腔活塞密封組件25的外邊緣與該輔助氣缸內(nèi)缸筒24的內(nèi)壁緊密貼合，從而將輔助氣缸29的內(nèi)部區(qū)域分成第一輔助氣腔23a和第二輔助氣腔23b。第八端口 P5開(kāi)設(shè)于第一輔助氣缸端蓋21a上，與第一輔助氣腔23a連通；第九端口 P6開(kāi)設(shè)于第二輔助氣缸端蓋21b上,且與第二輔助氣腔23b連通。第八端口 P5還通過(guò)氣管34與第四端口 B連通；第二輔助氣腔23b的有效工作容積可通過(guò)調(diào)節(jié)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31的第四端口 B充放氣來(lái)控制，以實(shí)現(xiàn)可變剛度的調(diào)節(jié)；氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31的第四端口 B通過(guò)開(kāi)關(guān)閥電壓控制信號(hào)45來(lái)控制；氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件32通過(guò)氣管34經(jīng)第九端口 P6與第二輔助氣腔23b相連，還通過(guò)氣管34經(jīng)第二端口 P4與第二工作氣腔12b相連，以便引入適當(dāng)被動(dòng)阻尼來(lái)減弱對(duì)隔振系統(tǒng)隔振性能造成的不利影響。一般地，氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件32可為氣動(dòng)流量閥、節(jié)流管道、第二工作氣缸端蓋Ilb上的阻尼孔或第二輔助氣缸端蓋21b上的阻尼孔。第二工作氣缸端蓋Ilb與第二輔助氣缸端蓋21b可并行或同心連接，進(jìn)一步地，第二工作氣缸端蓋Ilb的底部與第二輔助氣缸端蓋21b的底部安裝有同一基礎(chǔ)平臺(tái)20，該基礎(chǔ)平臺(tái)20用于接收來(lái)自環(huán)境的干擾和振動(dòng)。
[0050]活塞桿組件50包括液腔活塞桿3、工作液腔活塞10及其液腔活塞密封組件9、工作氣腔活塞桿13、工作氣腔活塞14及其工作氣腔活塞密封組件15、連接墊片16和連接螺母17。液腔活塞桿3順次與工作液腔活塞10、工作氣腔活塞桿13通過(guò)螺紋同軸連接，且工作氣腔活塞桿13與工作氣腔活塞14通過(guò)螺紋同軸連接。優(yōu)選地，工作氣腔活塞桿13上還通過(guò)螺紋固定有連接螺母17，該連接螺母17設(shè)置在該工作氣腔活塞桿13的端部，用于防止工作氣腔活塞14松動(dòng)。進(jìn)一步地，連接螺母17和工作氣腔活塞14之間還設(shè)置有連接墊片16。
[0051]第一工作液缸端蓋5a上還開(kāi)設(shè)有第一軸孔，第二工作液缸端蓋5b上還開(kāi)設(shè)有第二軸孔，第一工作氣缸端蓋Ila上還開(kāi)設(shè)有第三軸孔，活塞桿組件50順次可滑動(dòng)地穿設(shè)于第一軸孔、第二軸孔和第三軸孔中。
[0052]液腔活塞桿3的遠(yuǎn)離工作氣缸28的一端，連接力傳感器39a后與承載平臺(tái)2相連，接收被隔振或吸振的負(fù)載I。工作氣腔活塞14與工作液腔活塞10的作用面積可相同，也可不相同。處于第一液腔8a中的液腔活塞桿3的作用面積、處于第二液腔Sb的工作氣腔活塞桿13的作用面積以及處于第一工作氣腔12a中的工作氣腔活塞桿13的作用面積相同。
[0053]氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31的輸入端還與氣源發(fā)生及處理單元35的輸出端相接，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊36包括功率放大器36b和電流放大模塊36a ;功率放大器36b的第一輸出端與氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31電性連接，用于產(chǎn)生開(kāi)關(guān)閥電壓控制信號(hào)45 ;功率放大器36b的第二輸出端與氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件32電性連接，用于產(chǎn)生節(jié)流閥電壓控制信號(hào)46 ;電流放大模塊36a的輸出端與磁流變液阻尼控制閥30電性連接，用于產(chǎn)生勵(lì)磁電流控制信號(hào)44 ；輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊36的輸入端與控制器47的輸出端電性連接，用于接收由控制器47產(chǎn)生的執(zhí)行器控制信號(hào)43。
[0054]控制器47包括處理器，處理器可以為計(jì)算機(jī)或數(shù)字處理芯片。控制器47依據(jù)輸入信號(hào)處理器37傳遞的信號(hào)數(shù)據(jù)42，通過(guò)一定的振動(dòng)控制算法輸出執(zhí)行器控制信號(hào)43傳遞給輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊36。
[0055]力傳感器39a設(shè)置在活塞桿組件50和承載平臺(tái)2之間，用于檢測(cè)活塞桿組件50的輸出力；一個(gè)接觸式或非接觸式的活塞桿位移傳感器41a安裝于工作液缸27上，用于檢測(cè)活塞桿組件50的運(yùn)動(dòng)位移；一個(gè)非接觸式的輔助活塞位移傳感器41b安裝于輔助氣缸29上，用于檢測(cè)輔助氣腔活塞26的位移；第一端口壓力傳感器38a的壓力檢測(cè)端口與第一液腔8a的第六端口 Pl連通，用于檢測(cè)該第一液腔8a的內(nèi)部壓力；第二端口壓力傳感器38b的壓力檢測(cè)端口與第二液腔8b的第七端口 P2連通，用于檢測(cè)第二液腔Sb的內(nèi)部壓力；第三端口壓力傳感器38c的壓力檢測(cè)端口與第一工作氣腔12a的第一端口 P3連通，用于檢測(cè)該第一工作氣腔12a的內(nèi)部壓力；第五端口壓力傳感器38e的壓力檢測(cè)端口與第二工作氣腔12b的第二端口 P4連通，用于檢測(cè)第二工作氣腔12b的內(nèi)部壓力；第四端口壓力傳感器38d的壓力檢測(cè)端口與第一輔助氣腔23a的第八端口 P5連通，用于檢測(cè)第一輔助氣腔23a的內(nèi)部壓力；基礎(chǔ)平臺(tái)加速度傳感器40b設(shè)置在基礎(chǔ)平臺(tái)20上，用于檢測(cè)該基礎(chǔ)平臺(tái)20的振動(dòng)加速度，承載平臺(tái)加速度傳感器40a設(shè)置在承載平臺(tái)2上，用于檢測(cè)該承載平臺(tái)2的振動(dòng)加速度。
[0056]輸入信號(hào)處理器37包括壓力傳感器輸入信號(hào)處理器37a、加速度傳感器輸入信號(hào)處理器37c、力傳感器輸入信號(hào)處理器37b以及位移傳感器輸入信號(hào)處理器37d。
[0057]第一端口壓力傳感器38a、第二端口壓力傳感器38b、第三端口壓力傳感器38c、第四端口壓力傳感器38d、第五端口壓力傳感器38e各自的輸出端分別與壓力傳感器輸入信號(hào)處理器37a的輸入端電性連接。承載平臺(tái)加速度傳感器40a和基礎(chǔ)平臺(tái)加速度傳感器40b各自的輸出端分別與加速度傳感器輸入信號(hào)處理器37c的輸入端電性連接。力傳感器39a的輸出端與力傳感器輸入信號(hào)處理器37b的輸入端電性連接。活塞桿位移傳感器41a和輔助活塞位移傳感器41b的各自輸出端分別與位移傳感器輸入信號(hào)處理器37d的輸入端電性連接。壓力傳感器輸入信號(hào)處理器37a、加速度傳感器輸入信號(hào)處理器37c、力傳感器輸入信號(hào)處理器37b以及位移傳感器輸入信號(hào)處理器37d各自的輸出端分別與控制器47的輸入端口總線電性連接，用于輸出信號(hào)數(shù)據(jù)42。
[0058]通過(guò)用于控制磁流變液阻尼控制閥30的勵(lì)磁電流控制信號(hào)44和用于控制氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31的開(kāi)關(guān)閥電壓控制信號(hào)45，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)隔振系統(tǒng)的非線性剛度、阻尼和高度的獨(dú)立調(diào)節(jié)，以及被動(dòng)、半主動(dòng)和主動(dòng)多種綜合工作模式以便應(yīng)用于各種智能型振動(dòng)隔離和沖擊吸收等場(chǎng)合。
[0059]具體地，本實(shí)施例中，氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)的非線性剛度、阻尼和高度的獨(dú)立調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)方法如下:工作氣缸28類(lèi)似于一個(gè)雙腔氣動(dòng)彈簧，開(kāi)關(guān)閥電壓控制信號(hào)45可用于調(diào)節(jié)工作氣缸28的第一工作氣腔12a和第二工作氣腔12a的平均壓力(即改變下文中所指的額外壓力比)，同時(shí)可保持第一工作氣腔12a和第二工作氣腔12b的壓力差(即不改變下文中所指的雙工作氣腔壓力比)以保持第一工作氣腔12a和第二工作氣腔12b靜態(tài)平衡，可實(shí)現(xiàn)基于壓力調(diào)節(jié)的可變剛度控制。開(kāi)關(guān)閥電壓控制信號(hào)45還可用于調(diào)節(jié)第二輔助氣腔23b的容積，可實(shí)現(xiàn)基于容積調(diào)節(jié)的可變剛度控制。開(kāi)關(guān)閥電壓控制信號(hào)45還可用于調(diào)節(jié)工作氣缸28的第一工作氣腔12a和第二工作氣腔12b的壓力差(即改變下文中所指的雙工作氣腔壓力比)可實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)的高度調(diào)節(jié)。
[0060]圖2示出了氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31的氣路圖。其中，氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件31包括用于控制第三端口 A的充放氣量的第一開(kāi)關(guān)閥裝置31a，用于控制第四端口 B的充放氣量的第二開(kāi)關(guān)閥裝置31b，以及用于控制第五端口 C的充放氣量的第三開(kāi)關(guān)閥裝置31c。進(jìn)一步地，第一開(kāi)關(guān)閥裝置31a包括輸出端與第一工作氣腔12a連通,用于控制向該第一工作氣腔12a中充放氣的第一開(kāi)關(guān)閥Vai和輸出端與外界環(huán)境連通的第二開(kāi)關(guān)閥Va2，第一開(kāi)關(guān)閥Vai的輸入端和第二開(kāi)關(guān)閥Va2的輸入端均與氣泵Ps的輸出端相連；第二開(kāi)關(guān)閥裝置31b包括輸出端與第一輔助氣腔23a連通，用于控制向該第一輔助氣腔23a中充放氣的第三開(kāi)關(guān)閥Vbi和輸出端與外界環(huán)境連通的第四開(kāi)關(guān)閥Vb2，第三開(kāi)關(guān)閥Vbi的輸入端和第四開(kāi)關(guān)閥Vb2的輸入端均與氣泵Ps的輸出端相連；第三開(kāi)關(guān)閥裝置31c包括輸出端與第二工作氣腔12b連通，用于控制向該第二工作氣腔12b中充放氣的第五開(kāi)關(guān)閥Va和輸出端與外界環(huán)境連通的第六開(kāi)關(guān)閥\2 ;第五開(kāi)關(guān)閥Va的輸入端和第六開(kāi)關(guān)閥Vk的輸入端均與氣泵Ps的輸出端相連。
[0061]開(kāi)關(guān)閥電壓控制信號(hào)45包括用于控制第一開(kāi)關(guān)閥Vai開(kāi)關(guān)的第一控制信號(hào)Ca1、用于控制第三開(kāi)關(guān)閥Vbi開(kāi)關(guān)的第二控制信號(hào)Cb1、用于控制第五開(kāi)關(guān)閥Va開(kāi)關(guān)的第三控制信號(hào)Ca、用于控制第二開(kāi)關(guān)閥Va2開(kāi)關(guān)的第四控制信號(hào)Ca2、用于控制第四開(kāi)關(guān)閥Vb2開(kāi)關(guān)的第五控制信號(hào)Cb2、用于控制第六開(kāi)關(guān)閥開(kāi)關(guān)的第六控制信號(hào)Cc2。
[0062]開(kāi)關(guān)閥電壓控制信號(hào)45還包括輸入控制量u和組合控制率兩個(gè)參數(shù)，第一開(kāi)關(guān)閥裝置31a可根據(jù)輸入控制量u和組合控制率調(diào)節(jié)第三端口 A的充放氣量。同樣地，第二開(kāi)關(guān)閥裝置31b可根據(jù)輸入控制量u按組合控制率調(diào)節(jié)第四端口 B的充放氣量。第三開(kāi)關(guān)閥裝置31c可根據(jù)輸入控制量u按組合控制率調(diào)節(jié)第五端口 C的充放氣量。
[0063]具體地，若輸入控制量u>0時(shí),則第一控制信號(hào)Cai按脈寬調(diào)制(PWM)的方式控制第一開(kāi)關(guān)閥Vai的開(kāi)關(guān)，同樣地，第二控制信號(hào)Cbi按脈寬調(diào)制(PWM)的方式控制第三開(kāi)關(guān)閥Vbi的開(kāi)關(guān)，第三控制信號(hào)Ca按脈寬調(diào)制(PWM)的方式控制第五開(kāi)關(guān)閥Va的開(kāi)關(guān)，同時(shí)，第四控制信號(hào)Ca2、第五控制信號(hào)Cb2和第六控制信號(hào)Q2均為零，第二開(kāi)關(guān)閥Va2、第四開(kāi)關(guān)閥Vb2和第六開(kāi)關(guān)閥Ve2均關(guān)閉,此時(shí),第一工作氣腔12a、第一輔助氣腔23a、第二工作氣腔12b均處于充氣狀態(tài)。
[0064]若輸入控制量u ^ O時(shí)，第四控制信號(hào)Ca2按脈寬調(diào)制(PWM)的方式控制第二開(kāi)關(guān)閥Va2的開(kāi)關(guān)，同樣地，第五控制信號(hào)Cb2按脈寬調(diào)制(PWM)的方式控制第四開(kāi)關(guān)閥Vb2的開(kāi)關(guān)，第六控制信號(hào)Ce2按脈寬調(diào)制(PWM)的方式控制第六開(kāi)關(guān)閥Ve2的開(kāi)關(guān)，同時(shí),第一控制信號(hào)Ca1、第二控制信號(hào)Cbi和第三控制信號(hào)Ca均為零,第一開(kāi)關(guān)閥Va1、第三開(kāi)關(guān)閥Vbi和第五開(kāi)關(guān)閥Va均關(guān)閉，第一工作氣腔12a、第一輔助氣腔23a、第二工作氣腔12b均處于放氣狀態(tài)。在被動(dòng)控制和預(yù)先設(shè)定壓力等級(jí)的半主動(dòng)控制時(shí)，第一開(kāi)關(guān)閥Va1、第三開(kāi)關(guān)閥Vb1、第五開(kāi)關(guān)閥Va、第二 開(kāi)關(guān)閥Va2、第四開(kāi)關(guān)閥Vb2和第六開(kāi)關(guān)閥\2同時(shí)關(guān)閉，這樣可使耗氣量大大降低,節(jié)省能耗。
[0065]本實(shí)施例中，氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)具有被動(dòng)、半主動(dòng)和主動(dòng)多種綜合工作模式，其實(shí)現(xiàn)方法如下:氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)的被動(dòng)工作模式通過(guò)關(guān)閉氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件(31)中的第一開(kāi)關(guān)閥Va1、第三開(kāi)關(guān)閥Vb1、第五開(kāi)關(guān)閥Va、第二開(kāi)關(guān)閥Va2、第四開(kāi)關(guān)閥Vb2和第六開(kāi)關(guān)閥Vffi的所有的輸入端和輸出端以使第一工作氣腔12a、第一輔助氣腔23a、第二工作氣腔12b與外界隔離，并且使勵(lì)磁電流控制信號(hào)44為零以使主動(dòng)阻尼為零；這種工作模式適用于不變的外部環(huán)境和高頻振動(dòng)隔離場(chǎng)合。半主動(dòng)工作模式通過(guò)適當(dāng)短時(shí)調(diào)節(jié)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件(31)中的第一開(kāi)關(guān)閥Va1、第三開(kāi)關(guān)閥Vb1、第五開(kāi)關(guān)閥Va、第二開(kāi)關(guān)閥Va2、第四開(kāi)關(guān)閥Vb2和第六開(kāi)關(guān)閥\2的開(kāi)關(guān)時(shí)間(可用脈寬調(diào)制控制)實(shí)現(xiàn)基于壓力/容積調(diào)節(jié)的可變剛度控制或調(diào)節(jié)用于控制磁流變液阻尼控制閥30的勵(lì)磁電流控制信號(hào)44實(shí)現(xiàn)可變阻尼控制。這種工作模式適用于較大隔振頻率范圍內(nèi)需要根據(jù)可變工作狀況協(xié)調(diào)控制不同剛度和阻尼的振動(dòng)隔離場(chǎng)合。主動(dòng)工作模式通過(guò)連續(xù)調(diào)節(jié)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件(31)中的第一開(kāi)關(guān)閥Va1、第三開(kāi)關(guān)閥Vb1、第五開(kāi)關(guān)閥Va、第二開(kāi)關(guān)閥Va2、第四開(kāi)關(guān)閥Vb2和第六開(kāi)關(guān)閥Vc2的開(kāi)關(guān)時(shí)間實(shí)現(xiàn)隔振系統(tǒng)的任意力輸出。這種工作模式適用于極低頻率振動(dòng)隔離或?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜功能(如負(fù)剛度)來(lái)抑制振動(dòng)和干擾的場(chǎng)合。
[0066]圖3示出一種單線圈式的磁流變液阻尼控制閥30。該磁流變液阻尼控制閥30包括左端蓋73a、右端蓋73b、左輪幅74a、右輪幅74b、由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的外缸筒66、由非導(dǎo)磁材料構(gòu)成的繞線筒78、由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的閥芯A64，由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的左閥芯B65a、右閥芯B65b。外缸筒66為中空筒狀結(jié)構(gòu)，左端蓋73a通過(guò)左端蓋徑向密封組件61a密封該外缸筒66 —端,右端蓋73b通過(guò)右端蓋徑向密封組件61b密封該外缸筒66另一端,從而使外缸筒66內(nèi)部形成有容置空間；左端蓋73a中部開(kāi)設(shè)有左側(cè)管路螺紋接口 71a和第一臺(tái)階孔72a ；左側(cè)管路螺紋接口 71a和第一臺(tái)階孔72a相連通，并一起貫穿該左端蓋73a ;該左側(cè)管路螺紋接口 71a外側(cè)開(kāi)口與第六端口 Pl連通，右端蓋73b中部開(kāi)設(shè)有右側(cè)管路螺紋接口 71b和第二臺(tái)階孔72b ;右側(cè)管路螺紋接口 71b和第二臺(tái)階孔72b相連通，并一起貫穿該右端蓋73b ;該右側(cè)管路螺紋接口 71b外側(cè)開(kāi)口與第七端口 P2相連通。左輪幅74a、右輪幅74b和閥芯A64均設(shè)置于外缸筒66的容置空間中，且左輪幅74a、右輪幅74b分別抵持于左端蓋73a和右端蓋73b，左輪幅74a上開(kāi)設(shè)有貫穿該左輪幅74a，并與第一臺(tái)階孔72a相連通的第一均布孔69a，同樣地，右輪幅74b上還開(kāi)設(shè)有貫穿該右輪幅74b，并與第二臺(tái)階孔72b相連通的第二均布孔69b ;左輪幅74a還通過(guò)左套筒徑向密封組件62a與外缸筒66密封配合；右輪幅74b通過(guò)右套筒徑向密封組件62b與外缸筒66密封配合；閥芯A64為剖面呈工字型的回轉(zhuǎn)體，并設(shè)置在左輪幅74a和右輪幅74b之間，分別與左輪幅74a和右輪幅74b同軸連接，閥芯A64還分別通過(guò)左閥芯A軸向密封圈75a和右閥芯A軸向密封圈75b與左輪幅74a和右輪幅74b密封配合；左閥芯B65a、右閥芯B65b以及繞線筒78分別同軸套設(shè)在閥芯A64外側(cè)；繞線筒78同軸設(shè)置在左閥芯B65a、右閥芯B65b之間；右閥芯B64b通過(guò)定位銷(xiāo)釘82安裝于繞線筒78 ;繞線筒78上纏繞有線圈80，線圈80與外缸筒66之間形成有線圈容腔81，其中，左閥芯B65a、右閥芯B65b分別與閥芯A64之間具有工作間隙通道77 ；繞線筒78與閥芯A64之間具有非工作間隙通道79，工作間隙通道77與非工作間隙通道79相連通，還分別與第一均布孔69a和第二均布孔69b相連通；左閥芯B65a固定連接于左輪幅74a，且左輪幅74a通過(guò)左閥芯B軸向密封圈76a與左閥芯B65a密封配合；右閥芯B65b固定連接于右輪幅74b，且右輪幅74b通過(guò)右閥芯B軸向密封圈76b與右閥芯B65b密封配合。磁流變液63在第六端口 Pl經(jīng)左側(cè)管路螺紋接口 71a、第一臺(tái)階孔72a、第一均布孔69a、工作間隙通道77、非工作間隙通道79、第二均布孔6%、第二臺(tái)階孔72b以及右側(cè)管路螺紋接口71b之后到第七端口 P2之間的腔體內(nèi)流動(dòng)，且在上述密封配合下與其他外界環(huán)境隔離。左端蓋73a的外側(cè)面和右端蓋73b的外側(cè)面分別設(shè)置有螺紋接口 70，用于將磁流變液阻尼控制閥30與外部實(shí)體部件如工作液缸27的固定連接。
[0067]磁流變液阻尼控制閥30的重要部分是產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁流變液阻尼單元83，該磁流變液阻尼單元83包括外缸筒66、繞線筒78、閥芯A64、左閥芯B65a、右閥芯B65b、線圈80、線圈容腔81、工作間隙通道77、非工作間隙通道79、磁流變液63。其中，工作間隙通道77的間隙小于非工作間隙通道79的間隙，以便使被動(dòng)阻尼盡量小。圖4示出了一種多線圈式的磁流變液阻尼控制閥。多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的磁流變液阻尼單元83a，83b同軸固定連接，并且使多個(gè)線圈反并聯(lián)連接。
[0068]圖5示出磁流變液阻尼單元83與工作液缸27的兩種配置方式。磁流變液阻尼單元83可放置于運(yùn)動(dòng)的工作液腔活塞10中(如圖5a所示)或可單獨(dú)構(gòu)成磁流變液阻尼控制閥30作為旁路設(shè)置于工作液缸27的外側(cè)，并通過(guò)液壓管道33分別與工作液腔27的第六端口 Pl和第七端口 P2相連通(如圖5b所示)。
[0069]圖6示出本發(fā)明的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)。該隔振系統(tǒng)的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)包括工作液腔活塞半徑rf、活塞桿組件半徑工作氣腔活塞半徑rg、輔助氣腔活塞半徑ra、工作液缸初始長(zhǎng)度Lf (定義工作液腔活塞分別與第一液缸端部緩沖墊和第二液缸端部緩沖墊距離相等時(shí)為工作液腔活塞的初始狀態(tài)，此時(shí)，工作液腔活塞與第一液缸端部緩沖墊的距離記為工作液缸初始長(zhǎng)度)、工作氣缸初始長(zhǎng)度Lg (定義工作氣腔活塞分別與第一氣缸端部緩沖墊和第二氣缸端部緩沖墊距離相等時(shí)為工作氣腔活塞的初始狀態(tài)，此時(shí)，工作氣腔活塞與第一氣缸端部緩沖墊的距離記為工作氣缸初始長(zhǎng)度)、輔助氣缸初始長(zhǎng)度La (定義輔助氣腔活塞分別與第一輔助氣缸端部緩沖墊和第二輔助氣缸端部緩沖墊距離相等時(shí)為輔助氣腔活塞的初始狀態(tài)，此時(shí)，輔助氣腔活塞與第一輔助氣缸端部緩沖墊的距離記為輔助氣缸初始長(zhǎng)度)、附加旁路液壓管道總長(zhǎng)Lt (如圖6所示，Lt=Ltl+Lt2+Lt3+Lt4)、附加旁路液壓管道半徑rt (設(shè)液壓管道的的半徑為定值)。圖7示出了磁流變液阻尼單元的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)，該磁流變液阻尼單元的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)包括:阻尼單元總長(zhǎng)度L (定義為左閥芯B和右閥芯B互相背離的兩端之間的距離)、阻尼單元總半徑R (定義為外缸筒的外表面半徑)、繞線筒厚度tbl (線圈與左閥芯B之間的距離)、線圈容腔寬度tb2 (線圈與外缸筒之間的距離)、工作間隙td (工作間隙通道的間隙)、外缸筒厚度th、閥芯A半徑R。(閥芯A與繞線筒相對(duì)的中部的半徑)、線圈寬度W。(線圈徑向長(zhǎng)度)和工作間隙通道長(zhǎng)度La。在實(shí)際應(yīng)用中，隔振系統(tǒng)的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)、磁流變液阻尼單元的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)和主導(dǎo)激勵(lì)參數(shù)(如勵(lì)磁電流、最大氣源壓力)以及主導(dǎo)特性參數(shù)(如磁流變液的動(dòng)力粘度、相對(duì)磁導(dǎo)率、飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度等)構(gòu)成了主導(dǎo)設(shè)計(jì)參數(shù)。這些主導(dǎo)設(shè)計(jì)參數(shù)決定了在應(yīng)用需求和物理限制(如系統(tǒng)的最大自然頻率、最大振幅和負(fù)載質(zhì)量等)情況下系統(tǒng)可得的可調(diào)變量(包括系統(tǒng)的可調(diào)壓力增量、可調(diào)容積增量、粘性阻尼、可調(diào)主動(dòng)阻尼力、時(shí)間常數(shù))，從而最終決定振動(dòng)隔離系統(tǒng)可獲得的動(dòng)態(tài)性能(動(dòng)態(tài)的位移傳遞函數(shù)、加速度傳遞函數(shù)、力導(dǎo)納函數(shù))和靜態(tài)性能(等效剛度、等效阻尼和損失因子)。
[0070]圖8示出了氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)的等效機(jī)械結(jié)構(gòu)原理。氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)可等效看成由三個(gè)單元組成，每個(gè)單元都由具有上工作氣腔和下工作氣腔的氣動(dòng)彈簧元件和磁流變液阻尼元件組成。
[0071]對(duì)于氣動(dòng)彈簧元件，工作氣腔的壓力與容積之間滿(mǎn)足:
[0072]PdVdK=PdoVdo% PuVuk =PuoVuoK,
[0073]式中，Pd, Vd分別為下工作氣腔的工作壓力和工作容積；PU，Vu分別為上工作氣腔的工作壓力和工作容積；Pd(l，Vdo分別為下工作氣腔的初始工作壓力和初始工作容積；PU(I，Vu0分別為上工作氣腔的初始工作壓力和初始工作容積；K是氣體的多變系數(shù)。
[0074]設(shè)參考?jí)毫te和參考容積Vt分別是上工作氣腔相對(duì)壓力為零時(shí)滿(mǎn)足靜態(tài)平衡條件的下工作氣腔初始?jí)毫统跏既莘e:
[0075]mg+PatmAd-suPatmAu=PdrAd
[0076]式中，m是負(fù)載質(zhì)量；g為重力加速度；PatD1是大氣壓力；Ad和Au是下工作氣腔和上工作氣腔的活塞有效作用面積；su是開(kāi)關(guān)量，Su=O表示第一開(kāi)關(guān)閥Va1、第二開(kāi)關(guān)閥Va2始終常開(kāi)的單工作氣腔氣動(dòng)彈簧，此時(shí)上工作氣腔的相對(duì)壓力始終為零，Su=I表示第一開(kāi)關(guān)閥Va1、第二開(kāi)關(guān)閥Va2始終常閉的雙工作氣腔氣動(dòng)彈簧，上工作氣腔的初始相對(duì)壓力為零。
[0077]初始?jí)毫dtl和初始容積Vdtl是在參考?jí)毫dr和參考容積Vdr基礎(chǔ)上分別施加可調(diào)節(jié)的壓力增量Λ Pd和容積增量AVd:
[0078]Pdo=Pdr+APd, Vdo=Vdr+AVd
[0079]氣動(dòng)彈簧元件的輸出力為:
【權(quán)利要求】
1.一種氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，該隔振系統(tǒng)包括工作氣缸(28)、輔助氣缸(29)、工作液缸(27)、活塞桿組件(50)、磁流變液阻尼控制閥(30)、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件(31)、氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件(32)、基礎(chǔ)平臺(tái)(20)、承載平臺(tái)(2)、活塞桿位移傳感器(41a)、輔助活塞位移傳感器(41b)、基礎(chǔ)平臺(tái)加速度傳感器(40b)、承載平臺(tái)加速度傳感器(40a)、力傳感器(39a)、第一端口壓力傳感器(38a)、第二端口壓力傳感器(38b)、第三端口壓力傳感器(38c)、第四端口壓力傳感器(38d)、第五端口壓力傳感器(38e)、輸入信號(hào)處理器(37)、輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊(36)以及控制器(47)； 所述工作氣缸(28)包括工作氣缸內(nèi)缸筒(18)、第一工作氣缸端蓋(11a)、第二工作氣缸端蓋(l1b)、第一端口(P3)、第二端口(P4);其中，所述工作氣缸內(nèi)缸筒(18)兩端開(kāi)口，其兩端開(kāi)口分別被所述第一工作氣缸端蓋(1la)和所述第二工作氣缸端蓋(Ilb)封閉，形成所述工作氣缸(28)的內(nèi)部區(qū)域；所述工作氣缸(28)的內(nèi)部區(qū)域填充有壓縮空氣，并設(shè)置有工作氣腔活塞(14)，該工作氣腔活塞(14)外壁上設(shè)置有工作氣腔活塞密封組件(15)，該工作氣腔活塞(14)可滑動(dòng)地穿設(shè)于所述工作氣缸內(nèi)缸筒(18)中，且該工作氣腔活塞密封組件(15)的外邊緣與該工作氣缸內(nèi)缸筒(18)的內(nèi)壁緊密貼合，從而將所述工作氣缸(28)的內(nèi)部區(qū)域分隔成兩個(gè)工作腔室:第一工作氣腔(12a)和第二工作氣腔(12b);所述第一端口(P3)開(kāi)設(shè)于所述第一工作氣缸端蓋(11a)上，且與所述第一工作氣腔(12a)連通；所述第二端口(P4)開(kāi)設(shè)于所述第二工作氣缸端蓋(Ilb)上，且與所述第二工作氣腔(12b)連通； 所述氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件(31)上開(kāi)設(shè)有第三端口(A)、第四端口(B)以及第五端口(C);所述第一端口(P3)通過(guò)氣管(34)與所述第三端口(A)連通，所述第二端口(P4)通過(guò)氣管(34)與所述第五端口(C)連通；所述第一工作氣腔(12a)和所述第二工作氣腔(12b)的壓力通過(guò)所述氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件(31)的所述第三端口(A)和所述第五端口(C)充放氣來(lái)控制； 所述工作液缸(27)與所述工作氣缸(28)同軸連接，且固定地安裝在所述第一工作氣缸端蓋(11a)上；該工作液缸(27)包括工作液缸內(nèi)缸筒(7)、第一工作液缸端蓋(5a)、第二工作液缸端蓋(5b)、第六端口(P1)、第七端口(P2);其中，所述工作液缸內(nèi)缸筒(7)兩端開(kāi)口，其兩端開(kāi)口分別被所述第一工作液缸端蓋(5a)和所述第二工作液缸端蓋(5b)封閉，形成所述工作液缸(27)的內(nèi)部區(qū)域；該工作液缸(27)的內(nèi)部區(qū)域設(shè)置有工作液腔活塞(10)，該工作液腔活塞(10)的外壁上固定地套設(shè)有液腔活塞密封組件(9)，該工作液腔活塞(10)可滑動(dòng)地穿設(shè)于所述工作液缸內(nèi)缸筒(7)中，且該液腔活塞密封組件(9)的外邊緣與該工作液缸內(nèi)缸筒(7)的內(nèi)壁緊密貼合，將所述工作液缸(27)的內(nèi)部區(qū)域分隔成第一液腔(8a)和第二液腔(8b);所述第六端口(Pl)開(kāi)設(shè)于所述第一工作液缸端蓋(5a)上，且與所述第一液腔(8a)連通；所述第七端口(P2)開(kāi)設(shè)于所述第二工作液缸端蓋(5b)上，且與所述第二液腔(Sb)連通；所述第六端口(Pl)和所述第七端口(P2)分別通過(guò)所述工作液缸(27)旁路的液壓管道(33)與所述磁流變液阻尼控制閥(30)相連接；磁流變液(63)充滿(mǎn)所述第一液腔(8a)、所述第二液腔(Sb)、所述液壓管道(33)和所述磁流變液阻尼控制閥(30)的腔體；所述磁流變液(63)的流變特性通過(guò)所述磁流變液阻尼控制閥(30)調(diào)節(jié)； 所述輔助氣缸(29 )固定地安裝于所述工作氣缸(28 )上，該輔助氣缸(29 )包括輔助氣缸內(nèi)缸筒(24)、第一輔助氣缸端蓋(2la)、第二輔助氣缸端蓋(2lb)、第八端口(P5)、第九端口(P6)、輔助氣腔活塞(26)及其輔助氣腔活塞密封組件(25);所述輔助氣缸內(nèi)缸筒(24)兩端開(kāi)口，該輔助氣缸內(nèi)缸筒(24)的兩端開(kāi)口分別被所述第一輔助氣缸端蓋(21a)和所述第二輔助氣缸端蓋(21b)封閉，形成所述輔助氣缸(29)的內(nèi)部區(qū)域；所述輔助氣缸(29)的內(nèi)部區(qū)域設(shè)置有所述輔助氣腔活塞(26)，該輔助氣腔活塞(26)外壁上固定地套設(shè)有所述輔助氣腔活塞密封組件(25)，該輔助氣腔活塞(26)可滑動(dòng)地穿設(shè)于所述輔助氣缸內(nèi)缸筒(24)中，且該輔助氣腔活塞密封組件(25)的外邊緣與該輔助氣缸內(nèi)缸筒(24)的內(nèi)壁緊密貼合，從而將所述輔助氣缸(29)的內(nèi)部區(qū)域分成第一輔助氣腔(23a)和第二輔助氣腔(23b);所述第八端口(P5)開(kāi)設(shè)于所述第一輔助氣缸端蓋(21a)上，與所述第一輔助氣腔(23a)連通；所述第九端口(P6)開(kāi)設(shè)于所述第二輔助氣缸端蓋(21b)上，且與所述第二輔助氣腔(23b)連通；所述第八端口(P5)還通過(guò)氣管(34)與所述第四端口(B)連通；所述第二輔助氣腔(23b)的有效工作容積可通過(guò)調(diào)節(jié)所述氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件(31)的所述第四端口(B)充放氣來(lái)控制； 所述氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件(32 )通過(guò)氣管(34 )經(jīng)所述第九端口( P6 )與所述第二輔助氣腔(23b)相連，還通過(guò)氣管(34)經(jīng)所述第二端口(P4)與所述第二工作氣腔(12b)相連； 所述第二工作氣缸端蓋(Ilb)與所述第二輔助氣缸端蓋(21b)并行或同心連接； 所述第二工作氣缸端蓋(Ilb)的底部與所述第二輔助氣缸端蓋(21b)的底部安裝有同一所述基礎(chǔ)平臺(tái)(20)，該基礎(chǔ)平臺(tái)(20)用于接收來(lái)自環(huán)境的干擾和振動(dòng)； 所述活塞桿組件(50)包括液腔活塞桿(3)、所述工作液腔活塞(10)及其所述液腔活塞密封組件(9)、工作氣腔活塞桿(13)、所述工作氣腔活塞(14)及其所述工作氣腔活塞密封組件(15);所述液腔活塞桿(3)順次與所述工作液腔活塞(10)、所述工作氣腔活塞桿(13)同軸連接，且所述工作氣腔活塞桿(13)與所述工作氣腔活塞(14)同軸連接； 所述第一工作液缸端蓋(5a)上還開(kāi)設(shè)有第一軸孔，所述第二工作液缸端蓋(5b)上還開(kāi)設(shè)有第二軸孔，所述第一工作氣缸端蓋(IIa)上還開(kāi)設(shè)有第三軸孔，所述活塞桿組件(50)順次可滑動(dòng)地穿設(shè)于所述第一軸孔、所述第二軸孔和所述第三軸孔中； 所述液腔活塞桿(3)的遠(yuǎn)離所述工作氣缸(28)的一端，連接所述力傳感器(39a)后與所述承載平臺(tái)(2)相連，接收被隔振或吸振的負(fù)載(I); 所述氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件(31)的輸入端還與氣源發(fā)生及處理單元(35)的輸出端相接；所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊(36)包括功率放大器(36b)和電流放大模塊(36a);所述功率放大器(36b)的第一輸出端與所述氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件(31)電性連接，用于產(chǎn)生開(kāi)關(guān)閥電壓控制信號(hào)(45);所述功率放大器(36b)的第二輸出端與所述氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件(32)電性連接，用于產(chǎn)生節(jié)流閥電壓控制信號(hào)(46);所述電流放大模塊(36a)的輸出端與所述磁流變液阻尼控制閥(30)電性連接，用于產(chǎn)生勵(lì)磁電流控制信號(hào)(44);所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊(36)的輸入端與所述控制器(47)的輸出端電性連接，用于接收由所述控制器(47)產(chǎn)生的執(zhí)行器控制信號(hào)(43)； 所述力傳感器(39a)設(shè)置在所述活塞桿組件(50)和所述承載平臺(tái)(2)之間，用于檢測(cè)所述活塞桿組件(50)的輸出力；所述活塞桿位移傳感器(41a)安裝于所述工作液缸(27)上，用于檢測(cè)所述活塞桿組件(50)的運(yùn)動(dòng)位移；所述輔助活塞位移傳感器(41b)安裝于所述輔助氣缸(29)上，用于檢測(cè)所述輔助氣腔活塞(26)的位移；所述第一端口壓力傳感器(38a)的壓力檢測(cè)端口與所述第一液腔(8a)的所述第六端D(Pl)連通，用于檢測(cè)該第一液腔(8a)的內(nèi)部壓力；所述第二端口壓力傳感器(38b)的壓力檢測(cè)端口與所述第二液腔(Sb)的所述第七端口(P2)連通，用于檢測(cè)所述第二液腔(8b)的內(nèi)部壓力；所述第三端口壓力傳感器(38c)的壓力檢測(cè)端口與所述第一工作氣腔(12a)的所述第一端口(P3)連通，用于檢測(cè)該第一工作氣腔(12a)的內(nèi)部壓力；所述第五端口壓力傳感器(38e)的壓力檢測(cè)端口與所述第二工作氣腔(12b)的所述第二端口(P4)連通，用于檢測(cè)所述第二工作氣腔(12b)的內(nèi)部壓力；所述第四端口壓力傳感器(38d)的壓力檢測(cè)端口與所述第一輔助氣腔(23a)的所述第八端口(P5)連通，用于檢測(cè)所述第一輔助氣腔(23a)的內(nèi)部壓力；所述基礎(chǔ)平臺(tái)加速度傳感器(40b)設(shè)置在所述基礎(chǔ)平臺(tái)(20)上，用于檢測(cè)該基礎(chǔ)平臺(tái)(20)的振動(dòng)加速度，所述承載平臺(tái)加速度傳感器(40a )設(shè)置在所述承載平臺(tái)(2 )上，用于檢測(cè)該承載平臺(tái)(2 )的振動(dòng)加速度； 所述輸入信號(hào)處理器(37)包括壓力傳感器輸入信號(hào)處理器(37a)、加速度傳感器輸入信號(hào)處理器(37c)、力傳感器輸入信號(hào)處理器(37b)以及位移傳感器輸入信號(hào)處理器(37d)； 所述第一端口壓力傳感器(38a)、所述第二端口壓力傳感器(38b)、所述第三端口壓力傳感器(38c)、所述第四端口壓力傳感器(38d)、所述第五端口壓力傳感器(38e)各自的輸出端分別與所述壓力傳感器輸入信號(hào)處理器(37a)的輸入端電性連接；所述承載平臺(tái)加速度傳感器(40a)和所述基礎(chǔ)平臺(tái)加速度傳感器(40b)各自的輸出端分別與所述加速度傳感器輸入信號(hào)處理器(37c)的輸入端電性連接；所述力傳感器(39a)的輸出端與所述力傳感器輸入信號(hào)處理器(37b)的輸入端電性連接；所述活塞桿位移傳感器(41a)和所述輔助活塞位移傳感器(41b)的 各自輸出端分別與所述位移傳感器輸入信號(hào)處理器(37d)的輸入端電性連接；所述壓力傳感器輸入信號(hào)處理器(37a)、所述加速度傳感器輸入信號(hào)處理器(37c)、所述力傳感器輸入信號(hào)處理器(37b)以及所述位移傳感器輸入信號(hào)處理器(37d)各自的輸出端分別與所述控制器(47)的輸入端口總線電性連接，用于輸出信號(hào)數(shù)據(jù)(42)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，所述第一工作氣缸端蓋(Ila)和所述工作氣缸內(nèi)缸筒(18)之間設(shè)置有第一氣缸端部緩沖墊(19a);所述第二工作氣缸端蓋(Ilb)和所述工作氣缸內(nèi)缸筒(18)之間設(shè)置有第二氣缸端部緩沖墊(19b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，所述第一工作液缸端蓋(5a)和所述工作液缸內(nèi)缸筒(7)之間設(shè)置有第一液缸端部緩沖墊(6a);所述第二工作液缸端蓋(5b)和所述工作液缸內(nèi)缸筒(7)之間設(shè)置有第二液缸端部緩沖墊(6b)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，所述第一輔助氣缸端蓋(21a)和所述輔助氣缸內(nèi)缸筒(24)之間設(shè)置有第一輔助氣缸端部緩沖墊(22a);所述第二輔助氣缸端蓋(21b)和所述輔助氣缸內(nèi)缸筒(24)之間設(shè)置有第二輔助氣缸端部緩沖墊(22b)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，所述氣動(dòng)阻尼節(jié)流組件(32)為氣動(dòng)流量閥、節(jié)流管道、設(shè)置在所述第二工作氣缸端蓋(Ilb)上的阻尼孔和設(shè)置在所述第二輔助氣缸端蓋(21b)上的阻尼孔中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，所述第二工作液缸端蓋(5b)與所述第一工作氣缸端蓋(Ila)可通過(guò)螺接或焊接成一體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，處于所述第一液腔(8a)中的所述液腔活塞桿(3)的作用面積、處于所述第二液腔(8b)的所述工作氣腔活塞桿(13)的作用面積以及處于所述第一工作氣腔(12a)中的所述工作氣腔活塞桿(13)的作用面積相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，所述氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制閥組件(31)包括用于控制所述第三端口(A)的充放氣量的第一開(kāi)關(guān)閥裝置(31a)，用于控制所述第四端口(B)的充放氣量的所述第二開(kāi)關(guān)閥裝置(31b)，以及用于控制所述第五端口(C)的充放氣量的所述第三開(kāi)關(guān)閥裝置(31c);所述第一開(kāi)關(guān)閥裝置(31a)包括輸出端與所述第一工作氣腔(12a)連通，用于控制向該第一工作氣腔(12a)中充放氣的第一開(kāi)關(guān)閥(Vai)和輸出端與外界環(huán)境連通的第二開(kāi)關(guān)閥(VA2)，所述第一開(kāi)關(guān)閥(Vai)的輸入端和所述第二開(kāi)關(guān)閥(Va2)的輸入端均與氣泵(Ps)的輸出端相連；所述第二開(kāi)關(guān)閥裝置(31b)包括輸出端與所述第一輔助氣腔(23a)連通，用于控制向該第一輔助氣腔(23a)中充放氣的第三開(kāi)關(guān)閥(Vbi)和輸出端與外界環(huán)境連通的第四開(kāi)關(guān)閥(Vb2);所述第三開(kāi)關(guān)閥(Vbi)的輸入端和所述第四開(kāi)關(guān)閥(Vb2)的輸入端均與所述氣泵(Ps)的輸出端相連；所述第三開(kāi)關(guān)閥裝置(31c)包括輸出端與所述第二工作氣腔(12b)連通，用于控制向該第二工作氣腔(12b)中充放氣的第五開(kāi)關(guān)閥(Va)和輸出端與外界環(huán)境連通的第六開(kāi)關(guān)閥(Vc2);所述第五開(kāi)關(guān)閥(Va)的輸入端和所述第六開(kāi)關(guān)閥(V。)的輸入端均與所述氣泵(Ps)的輸出端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，所述磁流變液阻尼控制閥(30)包括左端蓋(73a)、右端蓋(73b)、左輪幅(74a)、右輪幅(74b)、由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的外缸筒(66)、由非導(dǎo)磁材料構(gòu)成的繞線筒(78)、由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的閥芯A (64)，由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的左閥芯B (65a)、右閥芯B (65b);所述外缸筒(66)為中空筒狀結(jié)構(gòu)，所述左端蓋(73a)通過(guò)左端蓋徑向密封組件(61a)密封該外缸筒(66) —端,所述右端蓋(73b)通過(guò)右端蓋徑向密封組件(61b)密封該外缸筒(66)另一端,從而使所述外缸筒(66)內(nèi)部形成有容置空間；所述左端蓋(73a)中部開(kāi)設(shè)有左側(cè)管路螺紋接口(71a)和第一臺(tái)階孔(72a)；所述左側(cè)管路螺紋接口(71a)和所述第一臺(tái)階孔(72a)相連通，并一起貫穿該左端蓋(73a);該左側(cè)管路螺紋接口(71a)外側(cè)開(kāi)口與所述第六端口(Pl)連通，所述右端蓋(73b)中部開(kāi)設(shè)有右側(cè)管路螺紋接口(71b)和第二臺(tái)階孔(72b);所述右側(cè)管路螺紋接口(71b)和所述第二臺(tái)階孔(72b)相連通，并一起貫穿該右端蓋(73b);該右側(cè)管路螺紋接口(71b)外側(cè)開(kāi)口與所述第七端口(P2)相連通；所述左輪幅(74a)、所述右輪幅(74b)和所述閥芯A (64)均設(shè)置于所述外缸筒(66)的容置空間中，且所述左輪幅(74a)、所述右輪幅(74b)分別抵持于所述左端蓋(73a)和所述右端蓋(73b);所述左輪幅(74a)上開(kāi)設(shè)有貫穿該左輪幅(74a)，并與所述第一臺(tái)階孔(72a)相連通的第一均布孔(69a);所述右輪幅(74b)上還開(kāi)設(shè)有貫穿該右輪幅(74b)，并與所述第二臺(tái)階孔(72b)相連通的第二均布孔(69b);所述左輪幅(74a)還通過(guò)左套筒徑向密封組件(62a)與所述外缸筒(66)密封配合；所述右輪幅(74b)通過(guò)右套筒徑向密封組件(62b)與所述外缸筒(66)密封配合；所述閥芯A (64)為剖面呈工字型的回轉(zhuǎn)體，并設(shè)置在所述左輪幅(74a)和所述右輪幅(74b)之間，分別與所述左輪幅(74a)和所述右輪幅(74b)同軸連接，所述閥芯A (64)還分別通過(guò)左閥芯A軸向密封圈(75a)和右閥芯A軸向密封圈(75b)與所述左輪幅(74a)和所述右輪幅(74b)密封配合；所述左閥芯B(65a)、所述右閥芯B (65b)以及所述繞線筒(78)分別同軸套設(shè)在所述閥芯A (64)外側(cè)；所述繞線筒(78)同軸設(shè)置在所述左閥芯B (65a)、所述右閥芯B (65b)之間；所述右閥芯B(64b )通過(guò)定位銷(xiāo)釘(82 )安裝于所述繞線筒(78 );所述繞線筒(78 )上纏繞有線圈(80 );所述線圈(80 )與所述外缸筒(66 )之間形成有線圈容腔(81);所述左閥芯B (65a)、所述右閥芯B (65b)分別與所述閥芯A (64)之間具有工作間隙通道(77);所述繞線筒(78)與所述閥芯A (64)之間具有非工作間隙通道(79);所述工作間隙通道(77)與所述非工作間隙通道(79)相連通，還分別與所述第一均布孔(69a)和所述第二均布孔(69b)相連通；所述左閥芯B (65a )固定連接于所述左輪幅(74a )，且所述左輪幅(74a )通過(guò)左閥芯B軸向密封圈(76a)與所述左閥芯B (65a)密封配合；所述右閥芯B (65b)固定連接于所述右輪幅(74b)，且所述右輪幅(74b)通過(guò)右閥芯B軸向密封圈(76b)與所述右閥芯B (65b)密封配合；磁流變液(63)在所述第六端口(Pl)經(jīng)所述左側(cè)管路螺紋接口(71a)、所述第一臺(tái)階孔(72a)、所述第一均布孔(69a)、所述工作間隙通道CIO、所述非工作間隙通道(79 )、所述第二均布孔(6%)、所述第二臺(tái)階孔(72b)以及所述右側(cè)管路螺紋接口(71b)之后到所述第七端口(P2)之間的腔體內(nèi)流動(dòng)，且與其他外界環(huán)境隔離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，所述左端蓋(73a)的外側(cè)面和所述右端蓋(73b)的外側(cè)面分別設(shè)置有螺紋接口(70)，用于將所述磁流變液阻尼控制閥(30)與所述工作液缸(27)的固定連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，所述工作間隙通道(77)的間隙小于所述非工作間隙通道(79)的間隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求1 1所述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，所述磁流變液阻尼控制閥(30)包括用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁流變液阻尼單元(83)，該磁流變液阻尼單元(83)包括所述外缸筒(66)、所述繞線筒(78)、所述閥芯A (64)、所述左閥芯B (65a)、所述右閥芯B (65b )、所述線圈(80 )、所述線圈容腔(81)、所述工作間隙通道(77 )、所述非工作間隙通道(79 )、所述磁流變液(63 )。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣動(dòng)-磁流變液集成型隔振系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)所述磁流變液阻尼單元(83)同軸固定連接，并且使多個(gè)所述線圈(80)反并聯(lián)連接。
【文檔編號(hào)】F16F15/02GK203717774SQ201420094997
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】景興建, 朱笑叢, 成利 申請(qǐng)人:香港理工大學(xué)