慣性力驅動可調諧動力吸振器的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種慣性力驅動可調諧動力吸振器，包括動力吸振器移動機構、板、摩擦鎖緊機構；在驅動電磁體的驅動下，慣性驅動永磁質量體能夠通過柔性連接桿的形變進行擺動；克服摩擦鎖緊機構與板之間的摩擦力時，動力吸振器移動機構能夠與板相對運動。本發明可以實現對被控主振系一定頻率帶寬范圍內振動的高細分有效精密吸振；同時該動力吸振器具有體積小、質量輕、易于安裝、方便應用等優點，對于在一定頻率范圍內頻率微細變化的振動具有優異的抑制效果。
【專利說明】
慣性力驅動可調諧動力吸振器
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種動力吸振器，特別涉及一種慣性力驅動可調諧動力吸振器，動力吸振器時振動控制領域的重要制振裝置，本發明通過慣性力驅動可以實現動力吸振器的變剛度調節。
【背景技術】
[0002]動力吸振器最早出現于1909年，與隔振器相比，動力吸振器的優點在于其可以實現小型輕量化設計、對被控對象原結構破壞小、而同時又具有杰出的制振性能，其在機械振動抑制、建筑制振等領域具有廣闊的應用范圍。動力吸振器是廣泛應用于工程實踐中的一種減振技術。其通過在被控主振系的特定部位附加一個具有質量和剛度的子系統即動力吸振器，通過合理地選擇動力吸振器的動力參數、結構形式及與主振系的耦合關系，從而改變主振系的振動狀態，使能量重新分配，即將主振系上的振動能量轉移到動力吸振器上，從而減少或消除主振系的振動。對于通常可以簡化為單自由度質量彈簧系統的動力吸振器而言，就是要將附加子系統的質量和剛度調諧至其固有頻率與主振系激勵頻率相同，從而引起動力吸振器發生反共振，使被控主振系的振動能量最大程度地輸入到動力吸振器上，達到對被控主振系減振的目的。由于動力吸振器結構簡單、減振效果明顯、易于實施，因此在工程實踐中得到了廣泛應用。
[0003]動力吸振器最早的工程應用見于1909年Frahm在德國郵船上安裝的防振水箱，但是當時并沒有明確它的基本構造和原理。1928年J.0rmondroyd和Den Hartog通過對單自由度振動系統的研究，提出了利用動力吸振器的阻尼作用降低主振動系統振幅的動力吸振器設計思想，確定了最優阻尼的存在，建立了動力調諧原理。在此基礎上，Hahnkamm利用振幅曲線上存在兩個不受阻尼大小影響的定點現象，推導出了動力吸振器的最優同調頻率。隨后，Brock于1946年推導出了最優阻尼的關系，形成了完整的關于傳統的動力吸振器的理論體系。從上世紀中后期開始，人們的研究重點主要是在傳統吸振器的基礎上，通過改變結構特點、利用特殊材料等來不斷尋求適合當今技術發展要求的動力吸振技術。比如，多重動力吸振器、利用記憶合金和磁流變體等智能材料設計的新型吸振器。
[0004]從技術特點上來看，可以將動力吸振器分為被動吸振器，半主動吸振器和主動吸振器。傳統來講，我們用來抑制振動的方法主要是被動式吸振器，被動吸振器的各項參數設定后就不再改變，因此主要適用于對單一激勵頻率進行振動抑制，其結構簡單、性能穩定，但控制頻率范圍太窄。主動吸振器的最大特點是根據被控對象的實際振動情況，對被控對象產生一個反相作動力，抵消原振動，實現減振目標，其控制精度和減振效果最好，但結構復雜且能耗較高，而且對控制系統的要求非常高，因此主要被應用于光學設計或精密加工等對減振效果要求很高的領域。半主動吸振器也稱為自調諧吸振器，它的某些參數(頻率、阻尼和質量)可在線改變，因此其能夠針對變化的激勵頻率進行減振，寬頻減振效果較被動吸振器有很大提高。半主動吸振器介于前兩者之間，其減振效果接近主動吸振器，而且結構相對簡單、控制方便、耗能較少，因此更具有應用前景。普通被動吸振器結構設計簡單、制振效果優異，但是其有效頻帶很窄，為了擴展吸振器的有效應用頻帶寬度，逐漸發展成主動吸振器和主被動一體的半主動吸振器。
[0005]考慮到被動動力吸振器有效頻率范圍有限，尋求一種慣性力驅動可調諧動力吸振器，該動力吸振器采用慣性力驅動，結合動量守恒定理實現動力吸振器移動機構在板上的移動，通過動力吸振器移動機構在板上相對位置的變化實現變剛度對吸振器的固有頻率的調節;該動力吸振器具有體積小、質量輕、易于安裝、方便應用等優點；同時該動力吸振器可以實現一定頻率帶寬范圍內的高細分精密吸振，能夠有效地進行一定頻帶范圍內的有效吸振。
【發明內容】
[0006]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種慣性力驅動可調諧動力吸振器。
[0007]根據本發明提供的一種慣性力驅動可調諧動力吸振器，包括動力吸振器移動機構、板、摩擦鎖緊機構；
[0008]動力吸振器移動機構緊固連接摩擦鎖緊機構；
[0009]摩擦鎖緊機構設置在板上，并與板接觸。
[0010]優選地，克服摩擦鎖緊機構與板之間的摩擦力時，動力吸振器移動機構能夠與板相對運動。
[0011]優選地，動力吸振器移動機構包括移動殼體、慣性驅動永磁質量體、柔性連接桿、驅動電磁體；
[0012]驅動電磁體緊固連接在移動殼體上；
[0013]柔性連接桿的一端連接慣性驅動永磁質量體，柔性連接桿的另一端連接在移動殼體上。
[0014]優選地，在驅動電磁體的驅動下，慣性驅動永磁質量體能夠通過柔性連接桿的形變進行擺動。
[0015]優選地，在驅動電磁體的驅動下，慣性驅動永磁質量體能夠緩慢運動；
[0016]其中，所述緩慢運動是指:慣性驅動永磁質量體對柔性連接桿的擺動不能克服摩擦鎖緊機構與板之間的摩擦力，使得動力吸振器移動機構的移動殼體與板保持相對靜止。
[0017]優選地，慣性驅動永磁質量體能夠快速運動；
[0018]其中，所述快速運動是指:慣性驅動永磁質量體對柔性連接桿的擺動能夠克服摩擦鎖緊機構與板之間的摩擦力，使得動力吸振器移動機構的移動殼體與板發生相對運動。
[0019]優選地，摩擦鎖緊機構包括外殼與橡膠圈，橡膠圈設置在外殼的內側，外殼與吸振器移動機構的移動殼體之間緊固連接，橡膠圈套設在板上。
[0020]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0021]本發明可以實現對被控主振系一定頻率帶寬范圍內振動的高細分有效精密吸振；同時該動力吸振器具有體積小、質量輕、易于安裝、方便應用等優點，對于在一定頻率范圍內頻率微細變化的振動具有優異的抑制效果。
【附圖說明】
[0022]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0023]圖1為本發明提供的慣性力驅動可調諧動力吸振器的結構示意圖。
[0024]圖2為本發明提供的慣性力驅動可調諧動力吸振器的移動原理示意圖，圖中L表示移動的距離。
[0025]圖3為本發明電磁體極化示意圖。
[0026]圖中:I動力吸振器移動機構，2 慣性驅動永磁質量體，3 電磁體，4一一柔性連接桿，5一一板，6一一摩擦鎖緊機構。
【具體實施方式】
[0027]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0028]本發明采用慣性力驅動，結合動量守恒定理實現動力吸振器移動機構在板上的移動，通過動力吸振器移動機構在板上相對位置的變化實現變剛度對吸振器的固有頻率的調節;該動力吸振器可以實現一定頻率帶寬范圍內的高細分精密吸振，能夠有效地進行一定頻帶范圍內的有效吸振。
[0029]請參考圖1、圖2，圖1、圖2為本發明提供的慣性力驅動可調諧動力吸振器的整體結構及移動原理示意圖。如圖1所示，所述慣性力驅動可調諧動力吸振器包括動力吸振器移動機構1、板5 ；動力吸振器移動機構I包括慣性驅動永磁質量體2、柔性連接桿4和驅動電磁體3。
[0030]慣性力驅動可調諧動力吸振器采用慣性力驅動，結合動量守恒定理實現動力吸振器移動機構I在板5上的移動，通過動力吸振器移動機構I在板5上相對位置的變化實現變剛度對吸振器的固有頻率的調節。
[0031 ]結合圖1、圖2、圖3闡述本發明的原理。如圖1所示，初始位置時，動力吸振器移動機構I通過摩擦鎖緊機構6與板5之間產生的摩擦力鎖定在板5上，當電磁體3通入圖中方向電流后，線圈激勵鐵芯產生磁場并使其極化，鐵芯上端為N極、下端為S極。如圖1所示，當電磁鐵3的線圈中通入電流后，線圈激勵鐵芯產生磁場并使其極化，若此時磁極方向與慣性驅動永磁質量體2磁極方向相同，兩者會有互相排斥的趨勢，此時慣性驅動永磁質量體2將對柔性連接桿4產生扭矩，使得慣性驅動永磁質量體2將對柔性連接桿4發生微小偏擺，通過電磁體中的電流進行控制，使得慣性驅動永磁質量體2將對柔性連接桿4由初始位置A緩慢偏擺到位置B，此時由于其偏轉擺動是連續而緩慢的運動，故此時慣性驅動永磁質量體2將對柔性連接桿4的擺動不會使動力吸振器移動機構I在板5上的移動，當其偏轉擺動到位置B時；斷開電磁體線圈中的控制電流，由于柔性連接桿4有恢復至初始狀態的特性，慣性驅動永磁質量體2將對柔性連接桿4會以高切向加速度運動至位置C，此時產生的慣性驅動力大于摩擦鎖緊機構6與板5產生的摩擦力，此過程中由動量守恒定理可知動力吸振器移動機構I會產生L的位移；當其運動至位置C后，控制電磁體3線圈中的電流，使其與慣性驅動永磁質量體2產生一定的電磁力，動過電磁力的緩沖作用，使慣性驅動永磁質量體2將對柔性連接桿4從位置C緩慢至位置A的初始狀態，此過程中動力吸振器移動機構I也不會產生位移。
[0032]通過控制電磁體3線圈中電流的強度以及變化頻率就可以實現對動力吸振器移動機構I的運動速度以及運動位移的精確調整，以變剛度原理實現此慣性力驅動可調諧動力吸振器。當此動力吸振器移動機構I在板5上的位置不同時，其與板5組成的系統剛度會發生變化，從而可以進行較大頻帶內的調節。
[0033]上述實施方式中給出的慣性力驅動可調諧動力吸振器原理及結構方案能夠實現被控主振系一定頻率帶寬范圍內的精密吸振;該動力吸振器采用慣性力驅動，結合動量守恒定理實現動力吸振器移動機構在板上的移動，通過動力吸振器移動機構在板上相對位置的變化實現變剛度對吸振器的固有頻率的調節;該動力吸振器具有體積小、質量輕、易于安裝、方便應用等優點；同時該動力吸振器可以實現一定頻率帶寬范圍內的高細分精密吸振，能夠有效地進行一定頻帶范圍內的有效吸振。
[0034]摩擦鎖緊機構可以包括外殼與橡膠圈，橡膠圈設置在外殼的內側，外殼與吸振器移動機構的移動殼體之間緊固連接，橡膠圈套設在板5上，當板5從橡膠圈的圈孔穿過時，板與橡膠圈內側之間將產生摩擦力，當摩擦力足夠大時將可以產生鎖緊的功能。本領域技術人員參照現有技術還可以實現其它方式的摩擦鎖緊機構，在此不予贅述。
[0035]圖1、圖2中示出的動力吸振器移動機構的移動方向為從右到左，從左往右采用同樣的原理可以實現，當電磁體中通入與從右往左移動時的方向相反、大小相同的電流，調整過程相同的時候，即可實現從左往右的移動調整。
[0036]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改，這并不影響本發明的實質內容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。
【主權項】
1.一種慣性力驅動可調諧動力吸振器，其特征在于，包括動力吸振器移動機構、板、摩擦鎖緊機構； 動力吸振器移動機構緊固連接摩擦鎖緊機構； 摩擦鎖緊機構設置在板上，并與板接觸。2.根據權利要求1所述的慣性力驅動可調諧動力吸振器，其特征在于，克服摩擦鎖緊機構與板之間的摩擦力時，動力吸振器移動機構能夠與板相對運動。3.根據權利要求1所述的慣性力驅動可調諧動力吸振器，其特征在于，動力吸振器移動機構包括移動殼體、慣性驅動永磁質量體、柔性連接桿、驅動電磁體； 驅動電磁體緊固連接在移動殼體上； 柔性連接桿的一端連接慣性驅動永磁質量體，柔性連接桿的另一端連接在移動殼體上。4.根據權利要求1所述的慣性力驅動可調諧動力吸振器，其特征在于，在驅動電磁體的驅動下，慣性驅動永磁質量體能夠通過柔性連接桿的形變進行擺動。5.根據權利要求4所述的慣性力驅動可調諧動力吸振器，其特征在于，在驅動電磁體的驅動下，慣性驅動永磁質量體能夠緩慢運動； 其中，所述緩慢運動是指:慣性驅動永磁質量體對柔性連接桿的擺動不能克服摩擦鎖緊機構與板之間的摩擦力，使得動力吸振器移動機構的移動殼體與板保持相對靜止。6.根據權利要求4所述的慣性力驅動可調諧動力吸振器，其特征在于，慣性驅動永磁質量體能夠快速運動； 其中，所述快速運動是指:慣性驅動永磁質量體對柔性連接桿的擺動能夠克服摩擦鎖緊機構與板之間的摩擦力，使得動力吸振器移動機構的移動殼體與板發生相對運動。7.根據權利要求1所述的慣性力驅動可調諧動力吸振器，其特征在于，摩擦鎖緊機構包括外殼與橡膠圈，橡膠圈設置在外殼的內側，外殼與吸振器移動機構的移動殼體之間緊固連接，橡膠圈套設在板上。
【文檔編號】G05D19/02GK105912045SQ201610398297
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】楊斌堂, 王熙
【申請人】上海交通大學