預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，包括動力吸振器質量機構、板；動力吸振器質量機構包括多個變剛度機構；變剛度機構包括能夠相互吸引或排斥的第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件；第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件均緊固連接在板上，并且第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件之間存在間隙。本發明通過對吸振器的板施加電磁軸向力精密調節動力吸振器的固有頻率，具有體積小、質量輕、易于安裝、方便應用等優點；同時本發明可以實現一定頻率帶寬范圍內的精密吸振，能夠有效的避免普通動力吸振器頻率分辨率粗糙的缺點。
【專利說明】
預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器
技術領域
[0001]本發明涉及一種動力吸振器，特別涉及一種預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，動力吸振器時振動控制領域的重要制振裝置，但通常其頻率分辨率粗糙，不能應用于頻率分辨率精度要求較高的場合。
【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]考慮到已有動力吸振器頻率分辨率粗糙的局限，尋求一種預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，該動力吸振器通過對吸振器的板施加電磁軸向力精密調節動力吸振器的固有頻率;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精密吸振，能夠有效的避免普通動力吸振器頻率分辨率粗糖的缺點。
【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預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器。
[0007]根據本發明提供的一種預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，包括動力吸振器質量機構、板;動力吸振器質量機構包括多個變剛度機構；
[0008]變剛度機構包括能夠相互吸引或排斥的第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件;第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件均緊固連接在板上，并且第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件之間存在間隙；其中，在多個變剛度機構中，有一個以上的變剛度機構設置在板的一端部，并且有一個以上的變剛度機構設置在板的另一端部。
[0009]優選地，第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件分別為永磁體、電磁體;或者第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件均為電磁體。
[0010]優選地，還包括電磁預壓式上組件、電磁預壓式下組件、上預壓磁體組件、下預壓磁體組件；
[0011]電磁預壓式上組件、電磁預壓式下組件分別緊固連接在板的上下兩側面上；
[0012]電磁預壓式上組件緊固連接上預壓磁體組件；電磁預壓式下組件緊固連接下預壓磁體組件；
[0013]上預壓磁體組件、下預壓磁體組件能夠相互吸引，以對板施加預壓力。
[0014]優選地，上預壓磁體組件、下預壓磁體組件采用永磁體、電磁體;或者上預壓磁體組件、下預壓磁體組件均為電磁體。
[0015]優選地，第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件相互吸引，使板的固有頻率增大。
[0016]優選地，第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件相互排斥，使板的固有頻率減小。
[0017]優選地，預壓磁體組件、下預壓磁體組件相互吸引，改變板的剛度。
[0018]優選地，電磁預壓式上組件、電磁預壓式下組件均以面接觸方式與板的側面貼合。
[0019]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0020]本發明通過對吸振器的板施加電磁軸向力精密調節動力吸振器的固有頻率，具有體積小、質量輕、易于安裝、方便應用等優點；同時本發明可以實現一定頻率帶寬范圍內的精密吸振，能夠有效的避免普通動力吸振器頻率分辨率粗糙的缺點。【附圖說明】
[0021]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:
[0022]圖1為本發明永磁變剛度組件與電磁變剛度組件互相排斥示意圖。
[0023]圖2為本發明永磁變剛度組件與電磁變剛度組件互相吸引示意圖。
[0024]圖3為本發明電磁變剛度組件極化示意圖。
[0025]圖4為本發明電磁變剛度組件極化示意圖。
[0026]圖中，I——電磁預壓式上組件，2——板，3——永磁變剛度左組件，4——永磁變剛度右組件，5—一電磁變剛度左組件，6—一電磁變剛度右組件，7—一預壓電磁組件，8一一預壓永磁組件，9一一電磁預壓式下組件。
【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]本發明通過對吸振器的板施加電磁軸向力精密調節動力吸振器的固有頻率，可以實現一定頻率帶寬范圍內的精密吸振，能夠有效的避免普通動力吸振器頻率分辨率粗糙的缺點。
[0029]根據本發明提供的一種預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，包括動力吸振器質量機構、板、電磁預壓式上組件、電磁預壓式下組件、上預壓磁體組件、下預壓磁體組件;動力吸振器質量機構包括多個變剛度機構;變剛度機構包括能夠相互吸引或排斥的第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件;第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件均緊固連接在板上，并且第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件之間存在間隙；其中，在多個變剛度機構中，有一個以上的變剛度機構設置在板的一端部，并且有一個以上的變剛度機構設置在板的另一端部。第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件分別為永磁體、電磁體;或者第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件均為電磁體。
[0030]電磁預壓式上組件、電磁預壓式下組件分別緊固連接在板的上下兩側面上；電磁預壓式上組件緊固連接上預壓磁體組件；電磁預壓式下組件緊固連接下預壓磁體組件；上預壓磁體組件、下預壓磁體組件能夠相互吸引，以對板施加預壓力。上預壓磁體組件、下預壓磁體組件采用永磁體、電磁體;或者上預壓磁體組件、下預壓磁體組件均為電磁體。第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件相互吸引，使板的固有頻率增大。第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件相互排斥，使板的固有頻率減小。預壓磁體組件、下預壓磁體組件相互吸引，改變板的剛度。電磁預壓式上組件、電磁預壓式下組件均以面接觸方式與板的側面貼合。
[0031 ]下面對本發明進行更為具體的說明。
[0032]請參考圖1，圖1為永磁變剛度組件與電磁變剛度組件互相排斥示意圖。如圖1所示，該預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器包括電磁變剛度左組件5、電磁變剛度右組件6、永磁變剛度左組件3、永磁變剛度右組件4和板2。
[0033]其中，設置在板的左端部的變剛度機構包括作為第一磁體變剛度組件的電磁變剛度左組件5和作為第二磁體變剛度組件的永磁變剛度左組件3;設置在板的右端部的變剛度機構包括作為第一磁體變剛度組件的電磁變剛度右組件6和作為第二磁體變剛度組件的永磁變剛度右組件4。
[0034]請參考圖3、圖4，圖3、圖4為本發明電磁變剛度組件極化示意圖。[〇〇35]結合圖1、圖3和圖4闡述其原理。如圖3所示，當電磁變剛度左組件5與永磁變剛度左組件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，鐵芯右端為N極、左端為 S極，而此時永磁變剛度左組件3左端為S極、右端為N極，而此時永磁變剛度右組件3右端為S 極、左端為N極，當電磁變剛度左組件5與永磁變剛度左組件3按如圖1所示位置安裝時，電磁變剛度左組件5與永磁變剛度左組件3之間、電磁變剛度右組件6與永磁變剛度右組件4之間產生電磁斥力，此時動力吸振器質量機構與板2組成的動力吸振器的固有頻率增大，通過調節通入電流的大小可以調節動力吸振器固有頻率增大的幅值。電磁預壓式上組件1中有作為上預壓磁體組件的預壓永磁組件8,電磁預壓式下組件9中有作為下預壓磁體組件的預壓電磁組件7,當預壓電磁組件7中通入電流以后，其與預壓永磁組件8將產生電磁預壓力，使電磁預壓式上組件1和電磁預壓式下組件9對板2產生預壓力，改變動力吸振器的剛度進而引起動力吸振器的固有頻率變化。[〇〇36]結合圖2、圖3和圖4闡述其原理。如圖4所示，當電磁變剛度左組件5與永磁變剛度左組件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，鐵芯右端為S極、左端為 N極，而此時永磁變剛度左組件3左端為S極、右端為N極，而此時永磁變剛度右組件3右端為S 極、左端為N極，當電磁變剛度左組件5與永磁變剛度左組件3按如圖2所示位置安裝時，電磁變剛度左組件5與永磁變剛度左組件3、電磁變剛度右組件6與永磁變剛度右組件4之間產生電磁吸力，此時動力吸振器質量機構與板2組成的動力吸振器的固有頻率減小，通過調節通入電流的大小可以調節動力吸振器固有頻率減小的幅值。電磁預壓式上組件1中有預壓永磁組件8,電磁預壓式下組件9中有預壓電磁組件7,當預壓電磁組件7中通入電流以后，其與預壓永磁組件8將產生電磁預壓力，使電磁預壓式上組件1和電磁預壓式下組件9對板2產生預壓力，改變動力吸振器的剛度進而引起動力吸振器的固有頻率變化。[〇〇37]通過連續改變通入電流的方向以及大小，可以精密調節動力吸振器的固有頻率， 使其在一定頻帶范圍內連續精確改變。當動力吸振器的固有頻率變化后可以對受到變化頻帶內振動激勵的對象進行振動抑制。
[0038]上述實施方式中給出的預壓式變剛度精密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;該動力吸振器通過施加軸向力實現其固有頻率的精密調節;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；能夠有效的避免普通動力吸振器頻率分辨率粗糙的缺點。
[0039]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】
1.一種預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，其特征在于，包括動力吸振器質量機構、 板;動力吸振器質量機構包括多個變剛度機構；變剛度機構包括能夠相互吸引或排斥的第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件； 第一磁體變剛度組件、第二磁體變剛度組件均緊固連接在板上，并且第一磁體變剛度組件、 第二磁體變剛度組件之間存在間隙；其中，在多個變剛度機構中，有一個以上的變剛度機構 設置在板的一端部，并且有一個以上的變剛度機構設置在板的另一端部。2.根據權利要求1所述的預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，其特征在于，第一磁體 變剛度組件、第二磁體變剛度組件分別為永磁體、電磁體;或者第一磁體變剛度組件、第二 磁體變剛度組件均為電磁體。3.根據權利要求1所述的預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，其特征在于，還包括電 磁預壓式上組件、電磁預壓式下組件、上預壓磁體組件、下預壓磁體組件；電磁預壓式上組件、電磁預壓式下組件分別緊固連接在板的上下兩側面上；電磁預壓式上組件緊固連接上預壓磁體組件；電磁預壓式下組件緊固連接下預壓磁體 組件；上預壓磁體組件、下預壓磁體組件能夠相互吸引，以對板施加預壓力。4.根據權利要求3所述的預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，其特征在于，上預壓磁 體組件、下預壓磁體組件采用永磁體、電磁體;或者上預壓磁體組件、下預壓磁體組件均為 電磁體。5.根據權利要求1所述的預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，其特征在于，第一磁體 變剛度組件、第二磁體變剛度組件相互吸引，使板的固有頻率增大。6.根據權利要求1所述的預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，其特征在于，第一磁體 變剛度組件、第二磁體變剛度組件相互排斥，使板的固有頻率減小。7.根據權利要求3所述的預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，其特征在于，預壓磁體 組件、下預壓磁體組件相互吸引，改變板的剛度。8.根據權利要求3所述的預壓式變剛度精密可調諧動力吸振器，其特征在于，電磁預壓 式上組件、電磁預壓式下組件均以面接觸方式與板的側面貼合。
【文檔編號】G05D19/02GK106020261SQ201610396721
【公開日】2016年10月12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