一種縱向垂向二維集成半主動(dòng)可控減振裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及振動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種用于車輛、艦艇、醫(yī)療器械、特種裝備、機(jī)床加工設(shè)備等機(jī)械系統(tǒng)中的二維可控減振裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)載工具、機(jī)械系統(tǒng)、儀器設(shè)備、建筑物等振動(dòng)系統(tǒng)受到動(dòng)態(tài)作用力時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種形式的振動(dòng)，這些振動(dòng)會(huì)損壞振動(dòng)系統(tǒng)、降低舒適性甚至危及生命安全。例如，船舶遭遇風(fēng)浪引起的船體及船員座椅振動(dòng)、車輛駛過不平路面引起的車身及乘員座椅振動(dòng)等。因此，如何降低有害振動(dòng)對(duì)人類生產(chǎn)生活的危害或延長(zhǎng)機(jī)械系統(tǒng)的使用壽命是振動(dòng)控制領(lǐng)域技術(shù)人員研宄的重點(diǎn)。
[0003]設(shè)置減振裝置是控制振動(dòng)的一種有效選擇，如車輛懸架及座椅懸架、飛機(jī)起落架、高層建筑地基等均設(shè)置了減振裝置。但常見減振裝置的可控自由度單一，不能同時(shí)衰減振動(dòng)系統(tǒng)的多維振動(dòng)。以汽車座椅懸架為例，傳統(tǒng)的汽車座椅懸架減振裝置以剪式機(jī)構(gòu)為主，當(dāng)汽車遭受縱向碰撞時(shí)，剪式機(jī)構(gòu)限制座椅只能上下運(yùn)動(dòng)，而座椅上的人體將由于慣性向前拉伸安全帶或者向后擠壓椅背，給腹部、胸腔或者腰背產(chǎn)生極大壓力，損傷內(nèi)臟及腰部。針對(duì)二維方向的振動(dòng)控制，已有部分中國(guó)發(fā)明專利可供參考。在申請(qǐng)?zhí)枮閆L201210094352.9的發(fā)明申請(qǐng)中公開了一種工程車輛用三維減振座椅，這種座椅減振裝置安裝三個(gè)減振執(zhí)行器分別實(shí)現(xiàn)縱向、垂向和橫向減振。在申請(qǐng)?zhí)枮閆L201410421468.8的發(fā)明申請(qǐng)中公開了一種基于磁流變彈性體的重型車輛座椅多自由度減振系統(tǒng)，但這種座椅減振裝置是采用兩個(gè)磁流變彈性體隔振器和一個(gè)磁流變彈性體吸振器，分別實(shí)現(xiàn)縱向和垂向減振。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為避免現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供了一種縱向垂向二維集成半主動(dòng)可控減振裝置，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)在縱向和垂向上的二維集成減振，使減振裝置結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。
[0005]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明縱向垂向二維集成半主動(dòng)可控減振裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:在基座上沿縱向水平設(shè)置固定支架，運(yùn)動(dòng)支架位于所述固定支架的上方，所述固定支架與運(yùn)動(dòng)支架由一對(duì)平行設(shè)置的搖臂鉸鏈連接構(gòu)成處在豎直平面中的平行四邊形機(jī)構(gòu)，所述搖臂是隨運(yùn)動(dòng)支架的縱向垂向振動(dòng)而擺動(dòng)；具有半主動(dòng)可控減振功能的旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器固定設(shè)置在基座上，并有被動(dòng)齒輪固定在旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的轉(zhuǎn)軸的軸端；搖臂擺動(dòng)的角位移通過主動(dòng)齒輪和被動(dòng)齒輪傳遞給旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器，設(shè)置于主動(dòng)齒輪軸上的角加速度傳感器用于獲取運(yùn)動(dòng)支架的振動(dòng)狀態(tài)并反饋給旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的控制器，以所述控制器按設(shè)定的控制決策實(shí)時(shí)控制旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的阻尼力，實(shí)現(xiàn)對(duì)縱向垂向二維振動(dòng)狀態(tài)的控制；在所述搖臂與固定支架之間設(shè)置有扭簧，激振部件是與所述運(yùn)動(dòng)支架相聯(lián)接。
[0007]本發(fā)明縱向垂向二維集成半主動(dòng)可控減振裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器為純剪切式磁流變阻尼器，其結(jié)構(gòu)設(shè)置為:轉(zhuǎn)軸由位于殼體兩端的滾動(dòng)軸承連接支撐，磁流變液封閉于由殼體和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的腔體中；在所述轉(zhuǎn)軸上沿軸向間隔固定設(shè)置各剪切圓盤，與殼體固定為一體的上剪切圓環(huán)和下剪切圓環(huán)位于剪切圓盤的兩側(cè)，處在所述剪切圓盤的外圓周位置上的勵(lì)磁線圈位于所述上剪切圓環(huán)和下剪切圓環(huán)之間，構(gòu)成閉環(huán)磁通回路。
[0008]本發(fā)明縱向垂向二維集成半主動(dòng)可控減振裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器為純剪切式磁流變阻尼器，其結(jié)構(gòu)設(shè)置為:轉(zhuǎn)軸由封閉于筒體兩端的端蓋通過滾動(dòng)軸承連接支撐，磁流變液封閉于由端蓋、轉(zhuǎn)軸以及筒體構(gòu)成的腔體中，所述轉(zhuǎn)軸和缸體均由不導(dǎo)磁材料制成，勵(lì)磁線圈設(shè)置在筒體的外圓周上，在所述轉(zhuǎn)軸上沿軸向間隔固定設(shè)置各剪切圓盤，與筒體固定為一體的剪切圓環(huán)與所述剪切圓盤間隔設(shè)置，構(gòu)成閉環(huán)磁通回路。
[0009]本發(fā)明縱向垂向二維集成半主動(dòng)可控減振裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器可以由以下執(zhí)行器件替代:被動(dòng)阻尼/剛度分級(jí)可調(diào)的執(zhí)行器、半主動(dòng)阻尼/剛度可控執(zhí)行器或主動(dòng)吸振裝置。
[0010]本發(fā)明縱向垂向二維集成半主動(dòng)可控減振裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述平行四邊形機(jī)構(gòu)在所述基座上為平行設(shè)置的兩組，在兩組平行四邊形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)支架之間以上橫梁相連接，在兩組平行四邊形機(jī)構(gòu)的固定支架之間以下橫梁相連接。
[0011]本發(fā)明縱向垂向二維集成半主動(dòng)可控減振裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述上橫梁和下橫梁與搖臂之間均為固定聯(lián)接，在所述下橫梁上固定設(shè)置與被動(dòng)齒輪相嚙合的主動(dòng)齒輪，由所述被動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)行程放大。
[0012]本發(fā)明縱向垂向二維集成半主動(dòng)可控減振裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述主動(dòng)齒輪為不完全齒輪，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也可由蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)或齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，不局限于齒輪傳動(dòng)放大。
[0013]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0014]1.本發(fā)明將激振部件的縱向垂向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為與其聯(lián)接構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，只需使用一個(gè)減振執(zhí)行器即可實(shí)現(xiàn)縱向垂向二維減振，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)二維減振裝置的結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)應(yīng)用成本；
[0015]2.本發(fā)明使用的半主動(dòng)執(zhí)行器件為旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器，不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可控力矩范圍大，也就是可實(shí)現(xiàn)二維減振裝置的振動(dòng)控制范圍大，而且由其構(gòu)成的閉環(huán)半主動(dòng)可控系統(tǒng)所需功率很低，容易實(shí)現(xiàn)較多振動(dòng)設(shè)備上的應(yīng)用；
[0016]3.本發(fā)明設(shè)置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有行程放大作用，可將振動(dòng)幅值放大后傳遞給減振執(zhí)行器，確保裝置在小振幅激勵(lì)作用時(shí)也能有較好的減振性能；
[0017]4.本發(fā)明彈性元件與阻尼元件分開布置，穩(wěn)定性好，承載力強(qiáng)；各機(jī)構(gòu)布置緊湊，占用空間較小，能滿足振動(dòng)系統(tǒng)對(duì)減振裝置占用空間的要求。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器另一實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明中二維振動(dòng)控制原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]參見圖1，本實(shí)施例中縱向垂向二維集成半主動(dòng)可控減振裝置的結(jié)構(gòu)形式是:在基座I上沿縱向水平設(shè)置固定支架，運(yùn)動(dòng)支架位于固定支架的上方，固定支架與運(yùn)動(dòng)支架由一對(duì)平行設(shè)置的搖臂鉸鏈連接構(gòu)成處在豎直平面中的平行四邊形機(jī)構(gòu)10，搖臂是隨運(yùn)動(dòng)支架的縱向垂向振動(dòng)而擺動(dòng)，利用平行四邊形機(jī)構(gòu)10將縱向運(yùn)動(dòng)和垂向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為同一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；具有半主動(dòng)可控減振功能的旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器80固定設(shè)置在基座I上，并有被動(dòng)齒輪72固定在旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器80的轉(zhuǎn)軸的軸端；搖臂擺動(dòng)的角位移通過相互嚙合的主動(dòng)齒輪71和被動(dòng)齒輪72傳遞給旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器80，設(shè)置于主動(dòng)齒輪軸上的角加速度傳感器42用于獲取運(yùn)動(dòng)支架的振動(dòng)狀態(tài)并反饋給旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的控制器，以控制器按設(shè)定的控制決策實(shí)時(shí)控制旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器80的阻尼力，實(shí)現(xiàn)對(duì)縱向垂向二維振動(dòng)狀態(tài)的控制；在搖臂與固定支架之間設(shè)置有扭簧，激振部件是與運(yùn)動(dòng)支架相聯(lián)接。
[0023]圖1所示，本實(shí)施例中的平行四邊形機(jī)構(gòu)10在基座I上為平行設(shè)置的兩組，在兩組平行四邊形機(jī)構(gòu)10的運(yùn)動(dòng)支架之間以上橫梁相連接，在兩組平行四邊形機(jī)構(gòu)10的固定支架之間以下橫梁相連接；上橫梁和下橫梁與搖臂之間均為固定聯(lián)接，在下橫梁上固定設(shè)置與被動(dòng)齒輪72相嚙合的主動(dòng)齒輪71，由被動(dòng)齒輪72和主動(dòng)齒輪71構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)行程放大。
[0024]本實(shí)施例中，如圖1所示，由右固定支架21A、右運(yùn)動(dòng)支架31A、右前搖臂51D和右后搖臂51A構(gòu)成位于基座I的右側(cè)的右側(cè)平行四邊形結(jié)構(gòu)，由左固定支架21B、左運(yùn)動(dòng)支架31B、左前搖臂51C和左后搖臂51B構(gòu)成位于基座I的左側(cè)的左側(cè)平行四邊形結(jié)構(gòu)；在左運(yùn)動(dòng)支架31B與右運(yùn)動(dòng)支架31A之間分別以前上橫梁41D和后上橫梁41A在對(duì)應(yīng)位置的搖臂上相連接；在左固定支架21B與右固定支架21A之間分別以前下橫梁41C和后下橫梁41B在對(duì)應(yīng)位置的搖臂上相連接，以此增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；右后扭簧61A和左后扭簧61B套裝在后下橫梁41B上，左前扭簧61C和右前扭簧61D套裝在前下橫梁41C上。
[0025]為了避免機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干涉并減小裝置占用空間，可以將主動(dòng)齒輪71設(shè)置為不完全齒輪，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也可由蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)或齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，不局限于齒輪傳動(dòng)放大。
[0026]旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器80還可以由以下執(zhí)行器件替代:被動(dòng)阻尼/剛度分級(jí)可調(diào)的執(zhí)行器、半主動(dòng)阻尼/剛度可控執(zhí)行器或主動(dòng)吸振裝置。
[0027]如圖1所示，本實(shí)施例中的主動(dòng)齒輪71與前下橫梁41C為鍵聯(lián)接，被動(dòng)齒輪72