CN101319700A - 磁流变半主动多自由度并联减振装置 - Google Patents

磁流变半主动多自由度并联减振装置 Download PDF

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朱伟
胡爱萍
马履中
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Abstract

本发明公开了一种磁流变半主动多自由度并联减振装置，将静平台和动平台之间由三条完全相同的支路并联相连接，将磁流变阻尼器安装在该支路上，且沿主负载方向的移动副处，本发明采用单层结构即能达到多维减振的目的，主负荷方向采用可变阻尼的磁流变阻尼器替代移动副，增强了该减振装置的自适应性；结构简单，机型紧凑，精确度高，易于控制，并可在车载、船载、空中运输、救护担架等相关设备的减振中进一步推广和应用。

Description

磁流变半主动多自由度并联减振装置
技术领域
本发明涉及一种基于磁流变技术的减振装置，广泛应用于多维减振、多维隔振系统领域中。
背景技术
现在工程结构大都为复杂的多自由度系统，且多为宽频带激励，因而多维振动普遍存在于各个领域。传统的多维减振装置通常采用多层单自由度装置进行减振，例如专利号为99123143.0，名称为“救护车用防振架”的专利，是通过三层结构分别对防振架的上下、左右、前后方向实施减振，但其结构复杂，减振不可靠。
由于并联机构具有结构简单、精确度高以及可实现多方向运动等特点，逐步在多维减振领域得到广泛应用。这种多维减振结构是采用并联机构作为减振主体机构，采用弹性阻尼系统作为减振执行器，结构简单、实用性强，取得了满意的效果，但其减振手段是被动且不可控的，只能用于被动减振中，因此进一步推广受到制约。
磁流变阻尼器具有耗能效果好、快速响应和调节范围宽等特点，在结构减速领域被广泛运用，常作为一种主动减振器安装在待减振设备中，随着待减振设备的不同，磁流变阻尼器如何有效与待减振设备有效结合成为技术的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种可有效地实现平面或空间多自由度磁流变半主动并联减振装置，并可对系统的减振器进行控制，快速减小或消除振动，使动平台尽快达到稳定状态。
本发明所采用的技术方案是：将静平台和动平台之间由三条完全相同的支路并联相连接，将磁流变阻尼器安装在该支路上，且沿主负载方向的移动副处。
磁流变阻尼器在支路上的连接方式为空间开链机构的连接方式，单开链形式为P、R、R、P(4r)，磁流变阻尼器即P副，P(4r)为通过4个转动副相连的平行四边形。
本发明采用并联机构作为多维减振的主体机构，由动平台、静平台以及三条支链组成，在并联机构的主动构件即移动副处装有一磁流变阻尼器，从而形成可控的减振装置；采用单层结构即能达到多维减振的目的，结构简单，机型紧凑，精确度高，易于控制，并可在车载、船载、空中运输、救护担架等相关设备的减振中进一步推广和应用。
本发明的有益效果是：
(1)可以实现多维减振，且主负荷方向采用可变阻尼的磁流变阻尼器替代移动副，增强了该减振装置的自适应性；
(2)可在短时间内快速消除振动，较被动减振装置更快速、效率更高；
(3)可广泛应用于工程中存在多维振动的场合下，亦可应用于多维隔振。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明结构安装示意图；
图2为图1中一条支路的运动单开链的结构图；
图3为图1中磁流变阻尼器7的结构原理图；
图4为图1中磁流变阻尼器7的电流控制原理图。
具体实施方式
如图3所示，磁流变阻尼器7由工作缸1、磁流变液2、线圈3、活塞4、活塞杆6等组成。线圈3、活塞4安装在工作缸1内，磁流变液2充塞在工作缸1腔体的空隙中，活塞杆6从左到右穿过活塞4。磁流变液2是一种能够随外加磁场强度变化而改变流变特性的智能材料，用其制作的磁流变阻尼器能通过改变磁场强度而改变其阻尼，当通过线圈3的电流发生变化时，工作缸1内部的磁场就发生改变，从而磁流变液2的粘度就会发生变化，从而使磁流变阻尼器7产生可变的阻尼力。
如图1，将磁流变阻尼器7应用在半主动三维减振装置中，待减振设备是动平台9，动平台9和静平台8之间由三条完全相同的支路并联连接，三个磁流变阻尼器7分别安装在这三条支路上，其安装位置位于沿主负载方向的移动副处。磁流变阻尼器7在支路上的连接方式为空间开链机构的连接方式，运动单开链形式为P、R、R、P(4r)，如图2所示，其中P副由磁流变阻尼器7替代，P(4r)为通过4个转动副相连的平行四边形，相当于一个移动副。图1中，B1、B2、B3、C1、C2、C3处均采用转动副相连。由于动平台8只有x、y、z方向的移动，位移量由主动副P副的位移量决定，故通过控制磁流变阻尼器7的位移量，即可实现动平台9的减振功能。
图4为磁流变阻尼器7的电流控制原理图，微控制器采用32位高性能芯片LPC2210，由P0.9引脚发出PWM波形驱动场效应管，通过Buck斩波电路调节电流大小，磁流变阻尼器7则根据电流大小产生相应的阻尼力。同时，电流和阻尼力反馈给控制器，形成闭环控制。控制器还设置了人性化的人机界面，包括液晶显示、按键输入及与上位机的通讯。
本发明利用并联机构作为本体机构，通过控制磁流变阻尼器7中线圈3的电流大小，即可控制阻尼器的位移量，从而构建了半主动多维减振装置，采用磁流变阻尼器7作为减振手段，可实现半主动控制的多维减振装置。

Claims (2)

1.一种磁流变半主动多自由度并联减振装置，将静平台(8)和动平台(9)相连接，其特征是：静平台(8)和动平台(9)之间由三条完全相同的支路并联连接，将磁流变阻尼器(7)安装在该支路上，且沿主负载方向的移动副处。
2.根据权利要求1所述的流变半主动多自由度并联减振装置，其特征是：磁流变阻尼器(7)在支路上的连接方式为空间开链机构的连接方式，单开链形式为P、R、R、P(4r)，磁流变阻尼器(7)即P副，P(4r)为通过4个转动副相连的平行四边形。
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