專利名稱：基于擠壓式受力的磁流變彈性體主被動(dòng)一體減振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域的減振器，具體是一種基于擠壓式受力的 磁流變彈性體主被動(dòng)一體減振器。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的減振器一般采用普通橡膠或金屬?gòu)椈勺鳛閺椥栽?，利用橡膠或彈簧 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量損耗來(lái)抑制結(jié)構(gòu)振動(dòng)。此類減振器雖然具—有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于 實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)性和可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，但由于其結(jié)構(gòu)參數(shù)一經(jīng)設(shè)定，就不能改變，在 某一環(huán)境條件下工作最優(yōu)的參數(shù)，在其他環(huán)境下不能保證最優(yōu)，缺乏控制上的靈 活性，不能適應(yīng)外加激勵(lì)變化范圍大的寬頻振動(dòng)場(chǎng)合。電/磁流變材料作為一種流變特性可控的智能材料，具有連續(xù)可調(diào)、響應(yīng)速 度快、可逆性和所需能耗低等特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)振動(dòng)隔離與控制的應(yīng)用方面具有特殊 的地位。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)，己有人利用電/磁流變材料的獨(dú)有 特性來(lái)設(shè)計(jì)主被動(dòng)一體減振器，如中國(guó)專利99810493. 0利用電/磁流變液的可控 流變特性來(lái)提高減振器的綜合性能，但電/磁流變液為分散相顆粒和基液組成的 懸浮液材料，存在易沉降、穩(wěn)定性差和密封困難等缺點(diǎn)，有一定的局限性。而中 國(guó)專利200510038642. 1提出了一種利用磁流變彈性體的減振器，但其采用的結(jié) 構(gòu)型式為剪切式受力方式，即磁流變彈性體材料受剪切力的作用，這種結(jié)構(gòu)型式 存在承載力小的缺點(diǎn)，不宜用于重載微幅振動(dòng)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于擠壓式受力方式的 磁流變彈性體主被動(dòng)一體減振器，使其可用于重載微幅振動(dòng)結(jié)構(gòu)的主被動(dòng)一體振 動(dòng)隔離與控制。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括磁流變彈性體、連接桿、 上端蓋、預(yù)緊彈簧、上定位板、隔磁外筒、永磁體、線圈繞組、導(dǎo)磁套、下定位板、下端蓋、功率放大器、控制單元模塊和傳感器。磁流變彈性體置于導(dǎo)磁套內(nèi)， 其上部連接有連接桿，下部與下定位板固聯(lián)；置于永磁體內(nèi)的導(dǎo)磁套外圓周表面 上開有凹槽，凹槽內(nèi)嵌有線圈繞組，并由上、下定位板定位固定；永磁體、上定 位板、下定位板及連接桿的下部分均置于隔磁外筒內(nèi)，隔磁外筒的上部設(shè)有上端 蓋，連接桿的上部分從上端蓋上的通孔中伸出并與被控對(duì)象連接，預(yù)緊彈簧套在 連接桿上，隔磁外筒的底部設(shè)有下端蓋，連接桿上固定有傳感器，傳感器通過(guò)控 制單元模塊與功率放大器連接，功率放大器則通過(guò)電纜線與線圈繞組相連。所述磁流變彈性體、導(dǎo)磁套和永磁體均為圓柱狀。所述永磁體與導(dǎo)磁套同軸相套，磁流變彈性體置于導(dǎo)磁套的中心通孔內(nèi)。 所述預(yù)緊彈簧套上端與上端蓋底部相連，下端固定在連接桿底部的外凸臺(tái)上。所述上定位板、下定位板和導(dǎo)磁套為軟鐵磁性材料。 所述隔磁外筒、上端蓋、下端蓋和連接桿為非導(dǎo)磁材料。 所述磁流變彈性體屬于磁流變材料的一種，是一種剛度和阻尼受外加磁場(chǎng)控制的智能固體材料，其主要組成成分包括作為基體材料的橡膠類阻尼材料和分散其中的磁性鐵粉顆粒。所述傳感器、控制單元模塊、功率放大器和線圈繞組組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 所述傳感器為力傳感器或加速度傳感器，采集被控對(duì)象的振動(dòng)信號(hào)，并發(fā)送到控制單元模塊。所述控制單元模塊根據(jù)被控對(duì)象的振動(dòng)特性和減振要求調(diào)節(jié)線圈繞組中的 電流大小，控制導(dǎo)磁套中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而改變磁流變彈性體的剛度和阻尼，這 樣就可控制磁流變彈性體的功耗，從而達(dá)到所需的主被動(dòng)一體減振效果。所述功率放大器為直流電源放大器，對(duì)控制單元模塊輸出的控制信號(hào)進(jìn)行功 率放大，為線圈繞組提供所需驅(qū)動(dòng)電流。所述下端蓋上開有通孔，通過(guò)該通孔可以用螺釘將整個(gè)減振器安裝在所需的 位置上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、 由于采用了磁流變彈性體作為阻尼材料，以及閉環(huán)控制系統(tǒng)，因而具有 自適應(yīng)主被動(dòng)一體控制功能，可改善結(jié)構(gòu)的振動(dòng)隔離與控制效果。2、 磁流變彈性體承受擠壓載荷作用，大大提高了隔振器的承載能力。3、在永磁體和上、下端蓋外圍采用非導(dǎo)磁材料構(gòu)成密封空腔，使磁力線在 隔磁外筒空腔內(nèi)形成閉環(huán)回路，能提高磁流變彈性體的工作效率。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明工作原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例包括連接桿1、上端蓋2、預(yù)緊彈簧3、上定位板4、磁流變彈性體5、永磁體6、線圈繞組7、導(dǎo)磁套8、隔磁外筒9、下定位板IO、 下端蓋ll、功率放大器12、控制單元模塊13和傳感器14。磁流變彈性體5置 于導(dǎo)磁套8的中心通孔內(nèi)，其上部連接有連接桿1，下部與下定位板10固聯(lián)， 承受擠壓載荷作用。由上定位板4和下定位板10定位固定的導(dǎo)磁套8外圓周表 面上的凹槽內(nèi)嵌有線圈繞組，永磁體6與導(dǎo)磁套8同軸相套，并與上定位板4、 下定位板10及連接桿1的下部分一起置于隔磁外筒4內(nèi)。隔磁外筒4的上部設(shè) 有上端蓋2，連接桿1的上部分從上端蓋2上的通孔中伸出并與被控對(duì)象15連 接。預(yù)緊彈簧3套在連接桿1上，其上端與上端蓋2底部相連，下端固定在連接 桿1底部的外凸臺(tái)上。隔磁外筒4的底部設(shè)有下端蓋11，下端蓋11上開有通孔， 通過(guò)該通孔可以用螺釘將整個(gè)減振器安裝在所需的位置上。由固定于連接桿1 上的傳感器14、控制單元模塊13和功率放大器12組成的控制系統(tǒng)通過(guò)電纜與 線圈繞組7相連。磁流變彈性體5、導(dǎo)磁套8和永磁體6均為圓柱狀。上定位板4、下定位板10和導(dǎo)磁套8為軟鐵磁性材料。隔磁外筒9、上端蓋 2、下端蓋11和連接桿1則均由非導(dǎo)磁材料制成，使磁力線在隔磁外筒的空腔內(nèi) 形成閉環(huán)回路。線圈繞組7通電后，在導(dǎo)磁套8中產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)作用于磁流變彈性體5上。磁流變彈性體5屬于磁流變材料的一種，是一種剛度和阻尼受外加磁場(chǎng)控制 的智能固體材料，其主要組成成分包括作為基體材料的橡膠類阻尼材料和分散其中的磁性鐵粉顆粒。圖2所示減振器的工作原理是被控對(duì)象15的振動(dòng)信號(hào)通過(guò)固定于連接桿上的傳感器14發(fā)送到控制單元模塊13，控制單元模塊13根據(jù)被控對(duì)象15的振 動(dòng)特性和減振要求輸出控制信號(hào)到功率放大器12，通過(guò)功率放大器12適時(shí)調(diào)節(jié) 線圈繞組7中的電流大小，控制導(dǎo)磁套8中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而改變磁流變彈性體 5的剛度和阻尼，這樣就可控制磁流變彈性體5的功耗，從而達(dá)到所需的主被動(dòng) 一體減振效果。由于磁流變彈性體5置于導(dǎo)磁套8的中心通孔內(nèi)，并與連接桿1和下定位板 10固聯(lián)，承受擠壓載荷作用，大大提高了減振器的工作效率和承載能力，而且 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求
1、一種基于擠壓式受力的磁流變彈性體主被動(dòng)一體減振器，包括磁流變彈性體、連接桿、上端蓋、預(yù)緊彈簧、上定位板、隔磁外筒、永磁體、線圈繞組、導(dǎo)磁套、下定位板、下端蓋、功率放大器、控制單元模塊和傳感器，其特征在于磁流變彈性體置于導(dǎo)磁套內(nèi)，其上部連接有連接桿，下部與下定位板固聯(lián)；置于永磁體內(nèi)的導(dǎo)磁套外圓周表面上開有凹槽，凹槽內(nèi)嵌有線圈繞組，并由上、下定位板定位固定；永磁體、上定位板、下定位板及連接桿的下部分均置于隔磁外筒內(nèi)，隔磁外筒的上部設(shè)有上端蓋，連接桿的上部分從上端蓋上的通孔中伸出并與被控對(duì)象連接，預(yù)緊彈簧套在連接桿上，隔磁外筒的底部設(shè)有下端蓋，連接桿上固定有傳感器，傳感器通過(guò)控制單元模塊與功率放大器連接，功率放大器則通過(guò)電纜線與線圈繞組相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擠壓式受力的磁流變彈性體主被動(dòng)一體減振 器，其特征是，所述磁流變彈性體、導(dǎo)磁套和永磁體均為圓柱狀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于擠壓式受力的磁流變彈性體主被動(dòng)一體 減振器，其特征是，所述永磁體與導(dǎo)磁套同軸相套，磁流變彈性體置于導(dǎo)磁套的 中心通孔內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擠壓式受力的磁流變彈性體主被動(dòng)一體減振 器，其特征是，所述預(yù)緊彈簧套上端與上端蓋底部相連，下端固定在連接桿底部 的外凸臺(tái)上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擠壓式受力的磁流變彈性體主被動(dòng)一體減振 器，其特征是，所述上定位板、下定位板和導(dǎo)磁套為軟鐵磁性材料，所述隔磁外 筒、上端蓋、下端蓋和連接桿為非導(dǎo)磁材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擠壓式受力的磁流變彈性體主被動(dòng)一體減振 器，其特征是，所述傳感器、控制單元模塊、功率放大器和線圈繞組組成閉環(huán)控 制系統(tǒng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于擠壓式受力的磁流變彈性體主被動(dòng)一體 減振器，其特征是，所述傳感器為力傳感器或加速度傳感器，采集被控對(duì)象的振 動(dòng)信號(hào)，并發(fā)送到控制單元模塊。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于擠壓式受力的磁流變彈性體主被動(dòng)一體減振器，其特征是，所述控制單元模塊根據(jù)被控對(duì)象的振動(dòng)特性和減振要求調(diào)節(jié) 線圈繞組中的電流大小，控制導(dǎo)磁套中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而改變磁流變彈性體的剛 度和阻尼。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于擠壓式受力的磁流變彈性體主被動(dòng)一體 減振器，其特征是，所述功率放大器為直流電源放大器，對(duì)控制單元模塊輸出的 控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，為線圈繞組提供所需驅(qū)動(dòng)電流。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1基于擠壓式受力的磁流變彈性體主被動(dòng)一體減振器，其 特征是，所述下端蓋上開有通孔，通過(guò)該通孔將整個(gè)減振器安裝在所需的位置上。
全文摘要
一種結(jié)構(gòu)振動(dòng)隔離與控制領(lǐng)域的基于擠壓式受力的磁流變彈性體主被動(dòng)一體減振器，其中磁流變彈性體置于導(dǎo)磁套內(nèi)，其上部連接有連接桿，下部與下定位板固聯(lián)；置于永磁體內(nèi)的導(dǎo)磁套外圓周表面上開有凹槽，凹槽內(nèi)嵌有線圈繞組，并由上、下定位板定位固定；永磁體、上定位板、下定位板及連接桿的下部分均置于隔磁外筒內(nèi)，隔磁外筒的上部設(shè)有上端蓋，連接桿的上部分從上端蓋上的通孔中伸出并與被控對(duì)象連接，預(yù)緊彈簧套在連接桿上，隔磁外筒的底部設(shè)有下端蓋，連接桿上固定有傳感器，傳感器通過(guò)控制單元模塊與功率放大器連接，功率放大器則通過(guò)電纜線與線圈繞組相連。本發(fā)明承載力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能自適應(yīng)主被動(dòng)一體振動(dòng)控制，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號(hào)F16F15/03GK101251164SQ20081003615
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者光 孟, 張文明, 魏克湘 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)