磁致伸縮驅(qū)動(dòng)主被動(dòng)一體多自由度精密隔振裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及隔振裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種磁致伸縮驅(qū)動(dòng)主被動(dòng)一體多自由度精密隔振平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]隔振裝置是連接設(shè)備和基礎(chǔ)的彈性元件，用以減少和消除由設(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)。為了滿(mǎn)足航空航天、光學(xué)、遙感、精密制造等領(lǐng)域?qū)φ駝?dòng)環(huán)境的嚴(yán)格特殊要求，尤其是有效地抑制低頻和超低頻振動(dòng)的要求，傳統(tǒng)的被動(dòng)隔振方法已不能達(dá)到要求和精度。
[0003]經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn):授權(quán)公告號(hào)為:2605934Y，授權(quán)公告日為2004年3月10日的實(shí)用新型專(zhuān)利，提出了一種基于超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的主動(dòng)隔振裝置，采用超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器和直線軸承，直線軸承安裝在同一圓周等分設(shè)置在底板上的三個(gè)導(dǎo)向直柱的較小端，磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)器安裝于底座中心處。其不足在于:
[0004]1、外套電磁線圈外面，體積大，且不易于磁體更換；
[0005]2、運(yùn)動(dòng)是摩擦力大，能量損耗高；
[0006]3、磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的輸出桿直接穿出隔振平臺(tái)，整個(gè)隔振裝置的精度和穩(wěn)定性差;
[0007]4、磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的輸出行程有限，不能滿(mǎn)足多種行程要求；
[0008]上述基于超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的主動(dòng)隔振裝置無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)的隔振要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種磁致伸縮驅(qū)動(dòng)主被動(dòng)一體多自由度精密隔振裝置，該裝置可提供基于彈簧的被動(dòng)隔振和基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)放大的主動(dòng)隔振兩種方式一體化的精密隔振，隔振效果在多個(gè)自由度上對(duì)于較寬頻帶的擾動(dòng)都有效，是一個(gè)融合了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和控制策略的閉環(huán)系統(tǒng)。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0011]一種磁致伸縮驅(qū)動(dòng)主被動(dòng)一體多自由度精密隔振裝置，包括上平臺(tái)、驅(qū)動(dòng)放大單元、被動(dòng)隔振單元、鎖緊限位裝置、下平臺(tái)和振動(dòng)傳感器；所述驅(qū)動(dòng)放大單元、被動(dòng)隔振單元和鎖緊限位裝置分別固定在上平臺(tái)與下平臺(tái)之間；所述振動(dòng)傳感器設(shè)置于上平臺(tái)上；其中:
[0012]所述驅(qū)動(dòng)放大單元用于實(shí)現(xiàn)隔振裝置的主動(dòng)隔振；
[0013]所述被動(dòng)隔振單元用于實(shí)現(xiàn)隔振裝置的被動(dòng)隔振；
[0014]所述鎖緊限位裝置用于調(diào)節(jié)隔振裝置的靜止?fàn)顟B(tài)、鎖緊狀態(tài)和平衡狀態(tài)；
[0015]所述振動(dòng)傳感器用于測(cè)量上平臺(tái)的振動(dòng)響應(yīng)；
[0016]所述驅(qū)動(dòng)放大單元、被動(dòng)隔振單元、鎖緊限位裝置分別為多個(gè)。
[0017]優(yōu)選地，所述上平臺(tái)的外邊緣上等間距開(kāi)有矩形槽，所述矩形槽的數(shù)量與鎖緊限位裝置的數(shù)量一致；所述上平臺(tái)的臺(tái)面上等間距開(kāi)有螺紋孔，所述螺紋孔的數(shù)量與被動(dòng)隔振單元的數(shù)量一致。
[0018]優(yōu)選地，所述上平臺(tái)為圓角三角形板，所述下平臺(tái)為圓形板。
[0019]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)放大單元、被動(dòng)隔振單元、鎖緊限位裝置分別為三個(gè)，相應(yīng)地，所述上平臺(tái)的矩形槽和螺紋孔分別為三個(gè)。
[0020]優(yōu)選地，三個(gè)所述被動(dòng)隔振單元和三個(gè)所述驅(qū)動(dòng)放大單元之間在對(duì)稱(chēng)位置并列放置，具體為:三個(gè)所述被動(dòng)隔振單元和三個(gè)所述驅(qū)動(dòng)放大單元呈正三角形布置，其中，三個(gè)所述驅(qū)動(dòng)放大單元分別位于三角形的三條邊上，三個(gè)所述被動(dòng)隔振單元分別位于三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)放大單元包括柔性杠桿、輸出桿、碟簧、前磁軛、磁致伸縮棒、后磁軛、電磁線圈、輔助磁體、前端蓋、后端蓋、上殼體、下殼體、壓力傳感器、預(yù)壓螺桿以及鋼絲；其中:
[0022]所述柔性杠桿固定在下平臺(tái)上，所述輸出桿、前磁軛、磁致伸縮棒、后磁軛、壓力傳感和預(yù)壓螺桿由前向后依次接觸設(shè)置；
[0023]所述柔性杠桿上設(shè)有兩處薄部形成柔性鉸鏈，可產(chǎn)生較大變形，所述柔性杠桿上還設(shè)有兩處凸起形成前擋板和后擋板，所述前擋板上開(kāi)有一個(gè)通孔，所述后擋板上開(kāi)有一個(gè)螺紋孔；
[0024]所述輸出桿的前端穿過(guò)前擋板的通孔，并與柔性杠桿的輸入端固連，所述碟簧安置在前擋板與輸出桿的后端臺(tái)階面之間，能對(duì)輸出桿產(chǎn)生向后推力；
[0025]所述前磁軛、磁致伸縮棒和后磁軛一起設(shè)置于所述電磁線圈的內(nèi)腔之中；
[0026]所述電磁線圈上方安置有所述輔助磁體，電磁線圈和輔助磁體均嵌在所述前端蓋和后端蓋之間；
[0027]所述前端蓋和后端蓋上分別開(kāi)有一個(gè)通孔，所述前磁軛的前端和后磁軛的后端分別從前端蓋上的通孔和后端蓋上的通孔穿過(guò)；
[0028]所述前磁軛、磁致伸縮棒、后磁軛、電磁線圈、輔助磁體、前端蓋以及后端蓋均安放在所述下殼體之中，所述下殼體固定在柔性杠桿的中部；所述上殼體設(shè)置于下殼體的頂部；
[0029]所述預(yù)壓螺桿旋進(jìn)柔性杠桿后擋板的螺紋孔，并頂在壓力傳感器后端；
[0030]所述鋼絲豎直放置，鋼絲的一端固定在柔性杠桿的輸出端，鋼絲的另一端固定在所述上平臺(tái)上。
[0031]優(yōu)選地，所述柔性杠桿的輸出端頂部與鋼絲底部連接處和柔性杠桿的輸入端軸線平齊；所述前磁軛與輸出桿的接觸面為圓弧面。
[0032]優(yōu)選地，所述輔助磁體采用電磁線圈或者永磁體。
[0033]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)放大單元包括如下任一種或任多種推動(dòng)輸出桿運(yùn)動(dòng)的方式:
[0034]-調(diào)節(jié)所述預(yù)壓螺桿，預(yù)壓螺桿依次推動(dòng)所述壓力傳感器、后磁軛、磁致伸縮棒、前磁軛以及輸出桿運(yùn)動(dòng)；
[0035]-所述電磁線圈通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁致伸縮棒在電磁線圈和輔助磁體磁場(chǎng)的共同作用下伸長(zhǎng)，在預(yù)壓螺桿固定的情況下推動(dòng)前磁軛和輸出桿運(yùn)動(dòng)；
[0036]在以上兩種方式下，所述輸出桿壓縮碟簧并推動(dòng)所述柔性杠桿的輸入端，柔性杠桿的兩處柔性鉸鏈產(chǎn)生變形，最終使柔性杠桿的輸出端產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)；所述柔性杠桿的輸出端與柔性杠桿的輸入端位移比值稱(chēng)為放大系數(shù)，所述放大系數(shù)由輸出桿的長(zhǎng)度、柔性鉸鏈位置以及柔性鉸鏈的尺寸決定。
[0037]優(yōu)選地，所述被動(dòng)隔振單元包括彈簧座、壓縮彈簧、彈簧帽和調(diào)節(jié)螺桿；其中，所述彈簧座固定在所述下平臺(tái)上，所述壓縮彈簧豎直放置于彈簧座與彈簧帽之間，所述調(diào)節(jié)螺桿的下端頂在彈簧帽的上端凹槽之中，所述調(diào)節(jié)螺桿的上端螺紋旋進(jìn)上平臺(tái)的螺紋孔中。
[0038]優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)螺桿的下端為圓頭形，相應(yīng)地，所述彈簧帽的上端凹槽為圓形槽。
[0039]優(yōu)選地，所述彈簧座內(nèi)填充有阻尼材料。
[0040]優(yōu)選地，所述鎖緊限位裝置包括限位座、橫滑塊、豎滑塊、調(diào)節(jié)螺釘、鎖緊螺釘和彈簧薄片；其中:所述限位座固定在所述下平臺(tái)上，限位座中開(kāi)有橫槽和豎槽，所述橫槽和豎槽直接垂直相交，限位座的側(cè)面開(kāi)有螺紋通孔，所述螺紋通孔指向所述橫槽，限位座的一側(cè)朝上開(kāi)有階梯孔；所述橫滑塊和豎滑塊分別設(shè)置于所述橫槽和豎槽中，并在相應(yīng)槽中自由往復(fù)滑動(dòng)，所述橫滑塊和豎滑塊之間通過(guò)相適配的斜面接觸；所述調(diào)節(jié)螺釘旋進(jìn)所述限位座側(cè)面的螺紋通孔，調(diào)節(jié)螺釘?shù)膬?nèi)端頂在橫滑塊上；所述鎖緊螺釘穿過(guò)所述階梯孔，并與上平臺(tái)固連；所述彈簧薄片水平放置，彈簧薄片的一端與限位座的頂部固連，彈簧薄片的另一端嵌入上平臺(tái)的矩形槽中并固連。
[0041]優(yōu)選地，所述鎖緊限位裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)豎滑塊上下移動(dòng)至不同高度，進(jìn)而調(diào)節(jié)上平臺(tái)的水平度和高度，使隔振裝置處于不同狀態(tài)，具體為:
[0042]調(diào)節(jié)鎖緊限位裝置的調(diào)節(jié)螺釘，旋緊時(shí)，調(diào)節(jié)螺釘推動(dòng)橫滑塊沿橫槽運(yùn)動(dòng)，橫滑塊進(jìn)而通過(guò)斜面推動(dòng)豎滑塊沿豎槽運(yùn)動(dòng)；旋松時(shí)，豎滑塊在重力作用下推動(dòng)橫滑塊朝反方向運(yùn)動(dòng)。
[0043]優(yōu)選地，所述磁致伸縮驅(qū)動(dòng)主被動(dòng)一體多自由度精密隔振裝置，包括被動(dòng)隔振模式和主動(dòng)隔振模式；其中:
[0044]-被動(dòng)隔振模式:被動(dòng)隔振單元通過(guò)壓縮彈簧減弱上平臺(tái)的振動(dòng)，適用于中高頻振動(dòng)的隔振；
[0045]-主動(dòng)隔振模式，振動(dòng)傳感器將實(shí)時(shí)測(cè)量的振動(dòng)響應(yīng)形成相應(yīng)的電流輸入至驅(qū)動(dòng)放大單元的電磁線圈，進(jìn)而使磁致伸縮棒產(chǎn)生相應(yīng)的伸縮量，磁致伸縮棒的伸縮量經(jīng)過(guò)柔性杠桿放大后由柔性杠桿的輸出端輸出，再通過(guò)鋼絲帶動(dòng)上平臺(tái)產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)與上平臺(tái)本身的振動(dòng)相互抵消達(dá)到振動(dòng)控制，適用于低頻甚至超低頻振動(dòng)的隔振。
[0046]本發(fā)明的工作過(guò)程及工作原理為:
[0047]當(dāng)驅(qū)動(dòng)放大單元的柔性杠桿輸入端未被推動(dòng)且柔性杠桿處于自由狀態(tài)時(shí)，上平臺(tái)與驅(qū)動(dòng)放大單元的鋼