CN103410910B - 一种自适应减震装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自适应减震装置，主要包括机架，所述机架内部设置有压电材料，所述压电材料的顶部对应设置有一激振杆，在激振杆的两侧对称粘接有磁流变弹性体，所述两磁流变弹性体的另一端分别粘接于固定在机架顶盖的挡板上，所述激振杆激振压电材料产生的电压通过电源管理装置整流后输出到分别缠绕在一轭铁两端的线圈中用于激励磁流变弹性体。利用机构振动作用于压电材料上的力使之产生电压，激励磁流变弹性体，使磁流变弹性体的刚度发生变化，继而达到减振的目的。与其他磁流变弹性体减震装置相比，本发明不需要外加电源及控制系统，结构简单、体积小，自适应能力强且成本较低。

Description

一种自适应减震装置
技术领域
本发明涉及一种减震装置，特别涉及一种包含压电材料和磁流变弹性材料的自适应减震装置。
背景技术
磁流变弹性体(Magnetorheological Elastomer，MRE)是通过物理或化学等手段，将磁性颗粒散布于固态或者凝胶状的基体中，固化后（一般在磁场下固化）形成的高弹性的复合材料，很好地解决了磁流变液的颗粒沉降稳定性问题，而且也不需要密封装置。磁流变弹性体的磁流变效应可控且可逆，在磁场作用下的粘弹特性能够产生很大的变化，响应速度非常快，显示出良好的磁控力学性能，对于特定的磁流变弹性体材料，在一定范围内，随着外加磁场强度的增加，刚度增加，减震性能增强，反之亦然，可开发出各种变刚度或变阻尼器件。目前磁流变弹性体已成功用于减振降噪领域，如悬挂系统、轴衬、吸振器等，现有的磁流变弹性体减震装置利用磁流变弹性体磁流变效应减震效果明显，但是需要外加电源及控制系统，结构复杂、体积较为庞大、成本高且自适应能力差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种自适应减震装置，利用压电材料的正压电效应与磁流变弹性体在磁场下的变刚度特性复合而成，结构简单，体积小且自适应能力强。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种自适应减震装置，主要包括机架，所述机架内部设置有压电材料，所述压电材料的顶部对应设置有一激振杆，在激振杆的两侧对称粘接有磁流变弹性体，所述两磁流变弹性体的另一端分别粘接于固定在机架顶盖的挡板上，所述激振杆激振压电材料产生的电压通过电源管理装置整流后输出到分别缠绕在一轭铁两端的线圈中用于激励磁流变弹性体。
所述减震装置还包括预紧机构，用于调节压电材料的预紧力。
所述预紧机构主要包括连接螺母，所述连接螺母位于压电材料底部并固定于机架的底座上，所述连接螺母内设置有一套筒，所述套筒套设在压电材料外部并与连接螺母螺纹连接，所述套筒顶部设置一调节螺母，所述激振杆穿过调节螺母底端可抵在调节螺母上。
在调节螺母与激振杆的配合处设置有预压弹簧。
所述压电材料与连接螺母之间设置有一垫圈。
所述压电材料与激振杆球型铰接。
所述轭铁所在水平高度与磁流变弹性体所在的水平高度相对应。
所述压电材料可由多个压电陶瓷堆叠而成。
本发明利用压电材料收集外界振动能给磁流变减振器供电的技术，集合磁流变弹性体剪切模量可由外加磁场控制这一独特的性能，设计了一种自适应减震装置，利用机构振动作用于压电材料上的力使之产生电压，激励磁流变弹性体，使磁流变弹性体的刚度发生变化，继而达到减振的目的。与其他磁流变弹性体减震装置相比，本发明不需要外加电源及控制系统，结构简单、体积小，且相对于磁流变液装置来说本装置不需要密封，安全，方便，耐用，成本相对便宜。本装置将压电材料与磁流变弹性体结合起来，使整个装置具有自适应的特点。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明一种自适应减震装置的结构示意图；
图2是本发明一种自适应减震装置的俯视示意图。
图中：1-机架；2-连接螺母；3-垫圈；4-套筒；5-预压弹簧；6-调节螺母；7-挡板；8-磁流变弹性体；9-激振杆；10-轭铁；11-线圈；12-球型铰接；13-压电材料；14-电源管理装置；15-支架。
具体实施方式
如图1-2所示，本发明实施例所述的一种自适应减震装置，主要包括机架1，在机架1的内部设置有压电材料13，压电材料13的顶部对应设置一激振杆9，在机架1的顶盖上开设一方形孔，激振杆9的顶端由方形孔伸出机架1，在激振杆9的两侧左右对称粘接有磁流变弹性体8，两磁流变弹性体8的另一端分别粘接于固定在机架1顶盖的挡板7上，激振杆9与压电材料13采用球型铰接12。激振杆9在外界激振力F的作用下，作用在压电材料13上，产生电压，由于从压电材料13中输出的是交流电，所以在机架内部设置有电源管理装置14，电源管理装置14主要用于将压电材料13输出的电压进行整流，实现将交流电转换为直流电，并对整流后的电能进行储存，从而实现为磁流变弹性体减震装置连续供能；在电源管理装置14内还设置有功率放大器，用于对输出信号进行电压和电流的放大，以达到要求的功率驱动能力。激振杆9激振压电材料13产生的电压通过电源管理装置14整流及放大后输出到分别缠绕在一轭铁10两端的线圈11中，用于激励两磁流变弹性体8，进而起到减震作用。
优选的，为了保证压电材料13在激振杆的作用下产生稳定的电压，在减震装置中还设置了预紧机构，用于调节压电材料13的预紧力。预紧机构主要包括连接螺母2，连接螺母2位于压电材料13的底部并固定于机架1的底座上，连接螺母2内设置有一套筒4，套筒4套设在压电材料13外部并与连接螺母2螺纹连接，套筒4顶部设置一调节螺母6，激振杆9穿过调节螺母6伸出机架1，在激振杆9的底端设置一凸块，使得激振杆9的底端可抵在调节螺母6上。在调节螺母6与激振杆9的配合处设置有预压弹簧5，在压电材料13与连接螺母2之间设置有一垫圈3，使得更便于调节压电材料13的预紧力。
优选的，在机架1的顶盖上设置有一支架15，用于支撑轭铁10，使得轭铁10所在水平高度与两磁流变弹性体8所在的水平高度相对应，已达到更好的激励作用。
在具体操作时，压电材料13可根据需求由多个压电陶瓷堆叠而成，形成压电叠堆提供较高的电压，可根据实际结构采用串联或者并联连接。
本发明利用压电材料收集外界振动能给磁流变弹性体供电的技术，集合磁流变弹性体剪切模量可由外加磁场控制这一独特的性能，提出压电材料与磁流变弹性体组合的减震装置，这种工作原理实现了从外界振动激励到控制的闭环控制过程。如果外界振动增强，则作用在压电材料上的压力增大，压电材料输出的电压就高，进而对磁流变弹性体的激励也就增强，磁流变弹性体的减震作用也增强，继而对外界振动的抑制作用也随之增大。反之当振动较弱时，压电材料输出的电压就低，施加于磁流变弹性体上的磁场较弱，减震效果减弱，这个过程具有自适应的特征，使得减震装置就有自动调节能力。同时用压电材料代替了高压电源和计算机控制设备，使整个装置的结构得以简化。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，旨在提出一种将压电材料与磁流弹性变材料共同应用到减震装置中以达到一种自适应的减震效果，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自适应减震装置，其特征在于：主要包括机架，所述机架内部设置有压电材料，所述压电材料的顶部对应设置有一激振杆，在激振杆的两侧对称粘接有磁流变弹性体，所述磁流变弹性体的一端粘接在激振杆上，另一端粘接于固定在机架顶盖的挡板上，所述激振杆激振压电材料产生的电压通过电源管理装置整流后输出到分别缠绕在一轭铁两端的线圈中用于激励磁流变弹性体。
2.根据权利要求1所述的一种自适应减震装置，其特征在于：所述减震装置还包括预紧机构，用于调节压电材料的预紧力。
3.根据权利要求2所述的一种自适应减震装置，其特征在于：所述预紧机构主要包括连接螺母，所述连接螺母位于压电材料底部并固定于机架的底座上，所述连接螺母内设置有一套筒，所述套筒套设在压电材料外部并与连接螺母螺纹连接，所述套筒顶部设置一调节螺母，所述激振杆穿过调节螺母底端可抵在调节螺母上。
4.根据权利要求3所述的一种自适应减震装置，其特征在于：在调节螺母与激振杆的配合处设置有预压弹簧。
5.根据权利要求4所述的一种自适应减震装置，其特征在于：所述压电材料与连接螺母之间设置有一垫圈。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种自适应减震装置，其特征在于：所述压电材料与激振杆球型铰接。
7.根据权利要求6所述的一种自适应减震装置，其特征在于：所述轭铁所在水平高度与磁流变弹性体所在的水平高度相对应。
8.根据权利要求7所述的一种自适应减震装置，其特征在于：所述压电材料可由多个压电陶瓷堆叠而成。
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