基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動吸振器的制造方法
【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柱，上端蓋安裝在彈簧導柱上，彈簧導柱上套裝有彈簧，彈簧導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柱上下移動，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。
【專利說明】基于磁致伸縮材料參數(shù)可調(diào)的半主動吸振器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種吸振器，具體地說是半主動吸振器。
【背景技術(shù)】
[0002]在振動控制工程領(lǐng)域中，常用動力吸振器對系統(tǒng)的某一頻率的振動進行抑制。動力吸振器的工作原理是在系統(tǒng)的特定部位附加一個具有質(zhì)量和剛度的結(jié)構(gòu)，當激勵源對包括了附加結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)所輸入的總能量保持不變時，原系統(tǒng)和吸振器在各頻率上吸收的能量總和亦不變。當某頻率上吸振器的運動能量達到最大值(共振)時，原系統(tǒng)在該頻率上的運動能量就相應(yīng)的達到最小值，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頻率上的振動能量達到最大。對于通?？珊喕癁閱巫杂啥荣|(zhì)量彈簧系統(tǒng)的動力吸振器而言，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頻率一致。此時，系統(tǒng)在該頻率上的振動能量會輸入吸振器附加結(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”的能力的強弱。
[0003]傳統(tǒng)的動力吸振器是質(zhì)量和剛度參數(shù)一定的機械結(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。振動控制工程中有時運用振動主動控制技術(shù)以針對系統(tǒng)的變工況運行和沖擊激勵等擾動因素進行實時控制，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)主動及半主動控制的要求，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頻率的變化而變化，出現(xiàn)了很多可調(diào)參數(shù)的半主動吸振器，也稱為自調(diào)諧吸振器。
[0004]半主動吸振器根據(jù)改變剛度的途徑可分為電磁式、機械式和智能材料式等。以往的機械式頻率可調(diào)動力吸振器具有尺寸和靜質(zhì)量大，難以得到實際應(yīng)用的缺點。智能材料式技術(shù)先進，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)的半主動吸振器。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(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柱，上端蓋安裝在彈簧導柱上，彈簧導柱上套裝有彈簧，彈簧導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柱上下移動，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，磁致伸縮單元與夾板的距離為1±0.05mm。
[0011]3、當磁致伸縮單元通電之前，磁致伸縮單元與夾板不接觸；當磁致伸縮單元通電后，磁致伸縮單元開始與夾板接觸，當加大電流后，磁致伸縮單元位移量達到飽和時，磁致伸縮單元可與夾板鎖死。
[0012]4、所述的彈簧導柱以及與其配合的彈簧、螺栓構(gòu)成導柱單元，導柱單元有四組，四組導柱單元的頂點位于同一個圓的圓周上，切四個頂點平分所在圓的圓周，上端蓋上固定有配重塊，配重塊的中心位于四個頂點所在圓的圓心；螺栓的下方安裝有導柱碟簧；輸出桿位于筒體里的部分設(shè)置有凸臺，凸臺與上蓋之間安裝有輸出碟簧。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)勢在于: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入工作狀態(tài)，通過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，進而改變整個吸振器的阻尼和剛度。這一結(jié)構(gòu)創(chuàng)新改變了以往機械式吸振器吸振頻率單一的弱點，不僅達到了電動式、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，保留了機械式吸振器有較強的可靠性和穩(wěn)定性的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[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。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述:
[0018]結(jié)合圖1?3，本發(fā)明包括了底座6、彈簧導柱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可以彈簧導柱2上下移動，上端蓋4上安裝有碟簧3避免上行時與螺栓發(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。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程為:
[0021]當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。當磁致伸縮單元位移量達到飽和時，磁致伸縮單元與夾板鎖死，此時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，進而改變吸振器的總質(zhì)量，亦可達到粗調(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)計的吸振器達到了根據(jù)應(yīng)用對象的不同，進而可靈活的改變本吸振器系統(tǒng)的質(zhì)量、剛度及阻尼，達到適應(yīng)不同工況、吸收不同頻率振動以及跟蹤變化的振動頻率等目的。
【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柱，上端蓋安裝在彈簧導柱上，彈簧導柱上套裝有彈簧，彈簧導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柱上下移動，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)的半主動吸振器，其特征是:磁致伸縮單元未通電時，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)的半主動吸振器，其特征是:當磁致伸縮單元通電之前，磁致伸縮單元與夾板不接觸；當磁致伸縮單元通電后，磁致伸縮單元開始與夾板接觸，當加大電流后，磁致伸縮單元位移量達到飽和時，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)的半主動吸振器，其特征是:當磁致伸縮單元通電之前，磁致伸縮單元與夾板不接觸；當磁致伸縮單元通電后，磁致伸縮單元開始與夾板接觸，當加大電流后，磁致伸縮單元位移量達到飽和時，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)的半主動吸振器，其特征是:所述的彈簧導柱以及與其配合的彈簧、螺栓構(gòu)成導柱單元，導柱單元有四組，四組導柱單元的頂點位于同一個圓的圓周上，切`四個頂點平分所在圓的圓周，上端蓋上固定有配重塊，配重塊的中心位于四個頂點所在圓的圓心；螺栓的下方安裝有導柱碟簧；輸出桿位于筒體里的部分設(shè)置有凸臺，凸臺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)的半主動吸振器，其特征是:所述的彈簧導柱以及與其配合的彈簧、螺栓構(gòu)成導柱單元，導柱單元有四組，四組導柱單元的頂點位于同一個圓的圓周上，切四個頂點平分所在圓的圓周，上端蓋上固定有配重塊，配重塊的中心位于四個頂點所在圓的圓心；螺栓的下方安裝有導柱碟簧；輸出桿位于筒體里的部分設(shè)置有凸臺，凸臺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)的半主動吸振器，其特征是:所述的彈簧導柱以及與其配合的彈簧、螺栓構(gòu)成導柱單元，導柱單元有四組，四組導柱單元的頂點位于同一個圓的圓周上，切四個頂點平分所在圓的圓周，上端蓋上固定有配重塊，配重塊的中心位于四個頂點所在圓的圓心；螺栓的下方安裝有導柱碟簧；輸出桿位于筒體里的部分設(shè)置有凸臺，凸臺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)的半主動吸振器，其特征是:所述的彈簧導柱以及與其配合的彈簧、螺栓構(gòu)成導柱單元，導柱單元有四組，四組導柱單元的頂點位于同一個圓的圓周上，切四個頂點平分所在圓的圓周，上端蓋上固定有配重塊，配重塊的中心位于四個頂點所在圓的圓心；螺栓的下方安裝有導柱碟簧；輸出桿位于筒體里的部分設(shè)置有凸臺，凸臺與上蓋 之間安裝有輸出碟簧。
【文檔編號】F16F7/00GK103511530SQ201310467758
【公開日】2014年1月15日 申請日期: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 申請人:哈爾濱工程大學