一種基于壓電反饋控制的頻率可調(diào)階梯梁式動(dòng)力吸振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)械振動(dòng)減振技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及的是一種基于壓電反饋控制的頻率 可調(diào)階梯梁式動(dòng)力吸振器。
【背景技術(shù)】
[0002] 動(dòng)力吸振器能有效抑制頻率變化較小的設(shè)備振動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格相對(duì)低廉 和易于實(shí)施，在機(jī)械工程、航空航天、交通運(yùn)輸領(lǐng)域的振動(dòng)控制中得到了廣泛應(yīng)用，目前已 成為控制振動(dòng)的重要手段之一。當(dāng)動(dòng)力吸振器的固有頻率等于外激勵(lì)頻率時(shí)，可W大幅降 低被控結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。
[0003] 動(dòng)力吸振器一般可分為被動(dòng)式和半主動(dòng)式兩大類。其中被動(dòng)式動(dòng)力吸振器只能用 于控制特定某一頻段的振動(dòng)，其有效控制頻段相對(duì)較窄。當(dāng)外激勵(lì)頻率遠(yuǎn)離動(dòng)力吸振器固 有頻率時(shí)，被動(dòng)式動(dòng)力吸振器就會(huì)失效。為了拓寬動(dòng)力吸振器的控制頻率范圍，可W通過調(diào) 節(jié)吸振器的剛度或者質(zhì)量，使得吸振器的固有頻率能隨外激勵(lì)頻率的變化而變化，運(yùn)種頻 率可調(diào)的動(dòng)力吸振器被稱為半主動(dòng)吸振器。
[0004] 目前的半主動(dòng)吸振器可分為手動(dòng)式、機(jī)械式、電磁式和磁流變等。手動(dòng)式吸振器通 過人工方式調(diào)節(jié)質(zhì)量塊在懸臂梁上的位置，實(shí)現(xiàn)吸振器頻率的調(diào)節(jié)(趙存生，李海峰，朱石 堅(jiān)，懸臂梁動(dòng)力吸振器的理論分析與試驗(yàn)，噪聲與振動(dòng)控制，2015,35(4): 175-178)。由于采 用手動(dòng)方式，所W實(shí)際使用中不太方便。
[0005] 機(jī)械式半主動(dòng)吸振器一般通過步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)質(zhì)量塊位置或者彈黃剛度，從而調(diào)節(jié) 吸振器頻率(徐振邦，薬興龍，陳現(xiàn)敏，倪正超，機(jī)械自調(diào)諧式動(dòng)力吸振器的研究，中國機(jī)械 工程，2009,20(9): 1057-1062)。運(yùn)類半主動(dòng)吸振器需要機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置、結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。
[0006] 電磁式半主動(dòng)吸振器通過調(diào)節(jié)輸入電流改變電磁剛度，從而實(shí)現(xiàn)吸振器頻率的改 變(石新宇，周徐斌，申軍鋒，黃俊杰，航天器電磁變頻吸振器性能分析與測(cè)試，噪聲與振動(dòng) 控制，2015，35(5):60-64);磁流變半主動(dòng)吸振器通過調(diào)節(jié)輸入電流改變磁流變彈性體的剛 度，從而調(diào)節(jié)吸振器頻率(李清云，解忠良，楊志榮，塔娜，饒柱石，磁流變彈性體動(dòng)力吸振器 的實(shí)驗(yàn)，噪聲與振動(dòng)控制，2015,35(4): 138-142)。但是運(yùn)兩類吸振器存在電磁泄漏現(xiàn)象。
[0007] 針對(duì)上述半主動(dòng)吸振器需要機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、存在電磁泄漏現(xiàn)象等缺點(diǎn)， 本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、頻率調(diào)節(jié)便捷的半主動(dòng)吸振器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、頻率調(diào)節(jié)便捷的壓電反饋控制的頻率可調(diào)階 梯梁式動(dòng)力吸振器。
[0009] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種基于壓電反饋控制的頻率可 調(diào)階梯梁式動(dòng)力吸振器，其特征在于，由底座、單階梯梁、壓電傳感單元、壓電作動(dòng)單元、信 號(hào)放大電路和功率放大器組成。底座的下端固定于吸振對(duì)象，底座上端與單階梯梁一端固 定。壓電傳感單元和壓電作動(dòng)單元粘貼在單階梯梁表面，壓電傳感單元的電極連接信號(hào)放 大電路輸入端，信號(hào)放大電路輸出端連接功率放大器輸入端，功率放大器輸出端連接壓電 作動(dòng)單元的電極，構(gòu)成完整的回路。通過調(diào)節(jié)信號(hào)放大電路的增益，從而改變壓電作動(dòng)單元 兩端的電壓，由于逆壓電效應(yīng)，壓電陶瓷片兩端的電壓變化導(dǎo)致懸臂梁剛度發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn) 吸振器頻率的調(diào)節(jié)。
[0010] 本發(fā)明所述的單階梯梁的橫截面為長方形。
[0011] 本發(fā)明所述的單階梯梁通過焊接或者螺釘與底座相固定。
[0012] 本發(fā)明所述的壓電傳感單元可W是壓電薄膜或是壓電陶瓷構(gòu)成。
[0013] 本發(fā)明所述的壓電作動(dòng)單元可W是單片壓電陶瓷材料或是兩片W上壓電陶瓷材 料層疊而成。
[0014] 本發(fā)明所述的壓電傳感單元和壓電作動(dòng)單元的形狀都為等腰=角形，而且長度相 等。
[0015] 本發(fā)明所述的壓電傳感單元和壓電作動(dòng)單元的底邊都位于單階梯梁與底座固定 JLjJU 乂而。
[0016] 本發(fā)明所述的壓電傳感單元和壓電作動(dòng)單元可同時(shí)粘貼在階梯梁上表面，也可同 時(shí)粘貼在階梯梁下表面，也可分別粘貼在階梯梁的上表面和下表面。
[0017] 本發(fā)明所述的信號(hào)放大電路中增益可W調(diào)節(jié)。
[0018] 本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，不需要如何機(jī)械傳動(dòng)裝置，只需要通過調(diào)節(jié) 信號(hào)放大電路的增益即可調(diào)節(jié)吸振器的固有頻率，所W本發(fā)明響應(yīng)快速，可靠性高。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明所述的基于壓電反饋控制的頻率可調(diào)階梯梁式動(dòng)力吸振器的模型示 意圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明所述的基于壓電反饋控制的頻率可調(diào)階梯梁式動(dòng)力吸振器的虛擬支 撐類比圖。
[0021] 在圖中，底座為（1)、單階梯梁為(2)、壓電傳感單元為(3)、壓電作動(dòng)單元為(4)、信 號(hào)放大電路為(5)和功率放大器為(6)。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 結(jié)合圖1和2,下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更加詳細(xì)的描述:基于壓電反饋控制 的頻率可調(diào)階梯梁式動(dòng)力吸振器，其特征在于，由底座（1)、單階梯梁（2)、壓電傳感單元 (3)、壓電作動(dòng)單元(4)、信號(hào)放大電路(5)和功率放大器(6)組成;底座（1)的下端固定于吸 振對(duì)象，底座（1)上端與單階梯梁(2)-端固定;壓電傳感單元(3)和壓電作動(dòng)單元(4)粘貼 在單階梯梁（2)表面，壓電傳感單元和壓電作動(dòng)單元的形狀都為等腰=角形，而且長度相 等;壓電傳感單元和壓電作動(dòng)單元的底邊都位于單階梯梁與底座固定端;壓電傳感單元(3) 的電極連接信號(hào)放大電路(5)輸入端，信號(hào)放大電路(5)輸出端連接功率放大器(6)輸入端， 功率放大器(6)輸出端連接壓電作動(dòng)單元(4)的電極，構(gòu)成完整的回路。如圖1所示。
[0023] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述底座上端與單階梯梁階梯之間的距離為單階梯 梁長度的80 %-90 %。
[0024] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述壓電傳感單元和壓電作