CN106774486A - 一种可实现变刚度的强非线性吸振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实现变刚度的强非线性吸振器，包括支撑部、传动部、减振部和控制部；支撑部包括连接座、两个铰链座、导轨传动部包括两个齿轮、两个转动臂和两个连接轴；减振部包括两个线性弹簧和质量块；控制部包括电机、微控制器和加速度传感器；该可实现变刚度的强非线性吸振器质量轻、可以实现全频带减振，且具有自调刚度能力能够使其适应激振力大小的变化，大幅提高其鲁棒性。
Description
技术领域
本发明属于减振技术领域，特别涉及一种可实现变刚度的强非线性吸振器。
背景技术
在航空航天领域中，飞行器所承受的载荷比较复杂，往往包含多个频率成分，其幅值大小也会不断发生变化；除此之外，飞行器轻质化的要求对减振器质量也有限制。传统的被动式线性/弱非线性减振器往往质量较大且只能实现窄带减振，而半主动式线性/弱非线性减振器需要很强的频率跟踪能力且单个减振器仅能跟踪一个频率；主动式减振器需要额外的能源供应装置和控制器，较大增加原系统的质量、占用过多空间且成本较高；这些减振器在航空航天领域的应用受到很大限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种可实现变刚度的强非线性吸振器。
为此，本发明技术方案如下：
一种可实现变刚度的强非线性吸振器，包括支撑部、传动部、减振部和控制部；
支撑部包括连接座、两个铰链座、导轨；连接座以可拆卸的方式固定在需要减振的系统上；两个铰链座的上端根据刚度调节范围以左右对称的方式固结在连接座底面上，铰链座的下部呈倒凹槽型，且在倒凹槽的两个侧壁上形成等高的两个通孔；导轨的上端垂直固定在连接座的中部；
传动部包括两个齿轮、两个转动臂和两个连接轴；两个连接轴分别穿过两个齿轮的中心孔并通过铰链座下端的通孔将两个齿轮分别固定在左右两个铰支座下端的倒凹槽内，且两个齿轮相互啮合；连接轴的一端沿轴向设有凹槽，并以键连接的方式与齿轮连接，连接轴的另一端固结在转动臂的上端，转动臂的下端设有通孔；
减振部包括两个线性弹簧和质量块；质量块的上表面设有两个吊耳，且两个吊耳关于质量块的中心对称，质量块的中心形成有与导轨相配合的中心孔，导轨的下端穿过质量块的中心孔使质量块沿导轨上下运动；线性弹簧的一端挂在一个转动臂下端的通孔上；线性弹簧的另一端挂在与转动臂同侧的质量块的吊耳上；
控制部包括电机、微控制器和加速度传感器；微控制器和加速度传感器均固定在连接座的下表面，电机设置在连接座的下表面，电机的输出轴通过联轴器与其中一个连接轴带有凹槽的一端相连；加速度传感器和电机均连接到微控制器上；加速度传感器用来检测振幅信号，并将振幅信号传送给微控制器，微控制器根据接收的振幅信号驱动电机向齿轮提供转矩。
所述的齿轮的材质为钛合金或铝合金。
所述的导轨的表面设有涂层。
所述的涂层为聚四氟乙烯。
与现有技术相比，该可实现变刚度的强非线性吸振器质量轻、可以实现全频带减振，且具有自调刚度能力能够使其适应激振力大小的变化，大幅提高其鲁棒性。
附图说明
图1为本发明提供的可实现变刚度的强非线性吸振器的正视图。
图2为本发明提供的可实现变刚度的强非线性吸振器局部结构示意图。
图3为本发明提供的可实现变刚度的强非线性吸振器的仰视图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
如图1-3所示，该可实现变刚度的强非线性吸振器包括支撑部、传动部、减振部和控制部；
支撑部包括连接座1、两个铰链座3、导轨4；连接座1以可拆卸的方式固定在需要减振的系统上；两个铰链座3的上端根据刚度调节范围以左右对称的方式固结在连接座1的底面上，铰链座3的下部呈倒凹槽型，且在倒凹槽的两个侧壁上形成等高的两个通孔；导轨4的上端垂直固定在连接座1的底面中部；
传动部包括两个齿轮9、两个转动臂8和两个连接轴11；两个连接轴11分别穿过两个齿轮9的中心孔并通过铰链座3下端的通孔将两个齿轮9分别固定在左右两个铰支座3下端的倒凹槽内，且两个齿轮9相互啮合；连接轴11的一端沿轴向设有凹槽，并以键连接的方式与齿轮9连接，连接轴11的另一端固结在转动臂8的上端，转动臂8的下端设有通孔；
减振部包括两个线性弹簧6和质量块7；质量块7的上表面设有两个吊耳，且两个吊耳关于质量块7的中心对称，质量块7的中心形成有与导轨4相配合的中心孔，导轨4的下端穿过质量块7的中心孔使质量块7沿导轨4上下运动；线性弹簧6的一端挂在一个转动臂8下端的通孔上；线性弹簧6的另一端挂在与转动臂同侧的质量块7的吊耳上；
控制部包括电机、微控制器2和加速度传感器10；微控制器2和加速度传感器10均固定在连接座1的下表面，电机设置在连接座1的下表面，电机的输出轴通过联轴器与其中一个连接轴11上带有凹槽的一端相连；加速度传感器10和电机均连接到微控制器2上；加速度传感器10用来检测振幅信号，并将振幅信号传送给微控制器2，微控制器2根据接收的振幅信号驱动电机向齿轮9提供转矩。
所述的齿轮9的材质为钛合金或铝合金。
所述的导轨4的表面设有涂层。
所述的涂层为聚四氟乙烯。
本发明提供的可实现变刚度的强非线性吸振器的工作过程如下：当需要减振系统的振动能量传递至该可实现变刚度的强非线性吸振器时，质量块7沿导轨4在垂直方向上下进行摩擦滑动，导轨4表面的聚四氟乙烯涂层可以向周围散发在滑动摩擦过程中产生的热量，此时，两个线性弹簧6在垂直方向产生立方非线性刚度；加速度传感器10实时监测系统的振幅信号，当需要减振的系统振幅发生改变时，加速度传感器10将监测到的振幅信号发送到微控制器2，并由微控制器2判断需要减振的系统振幅与之前相比是增大还是减小，当需要减振的系统振幅增大时，微控制器2驱动电机向齿轮9提供转矩以增大两个转动臂8之间的角度，当需要减振的系统振幅减小时，微控制器2驱动电机向齿轮9提供转矩以减小两个转动臂8之间角度，从而有级地调整吸振器刚度以适应主系统振幅的变化；转动臂8可通过锁死电机来锁死与其连接的齿轮9，从而固定两个转动臂8之间的角度，使调整后的非线性刚度处于某一定值；该强非线性吸振器具有全频带吸振能力，无需对主系统进行频率跟踪。
Claims (4)
1.一种可实现变刚度的强非线性吸振器，其特征在于，所述的可实现变刚度的强非线性吸振器包括支撑部、传动部、减振部和控制部；
支撑部包括连接座(1)、两个铰链座(3)、导轨(4)；连接座(1)以可拆卸的方式固定在需要减振的系统上；两个铰链座(3)的上端根据刚度调节范围以左右对称的方式固结在连接座(1)底面上，铰链座(3)的下部呈倒凹槽型，且在倒凹槽的两个侧壁上形成等高的两个通孔；导轨(4)的上端垂直固定在连接座(1)的底面中部；
传动部包括两个齿轮(9)、两个转动臂(8)和两个连接轴(11)；两个连接轴(11)分别穿过两个齿轮(9)的中心孔并通过铰链座(3)下端的通孔将两个齿轮(9)分别固定在左右两个铰支座(3)下端的倒凹槽内，且两个齿轮(9)相互啮合；连接轴(11)的一端沿轴向设有凹槽，并以键连接的方式与齿轮(9)连接，连接轴(11)的另一端固结在转动臂(8)的上端，转动臂(8)的下端设有通孔；
减振部包括两个线性弹簧(6)和质量块(7)；质量块(7)的上表面设有两个吊耳，且两个吊耳关于质量块(7)的中心对称，质量块(7)的中心形成有与导轨(4)相配合的中心孔，导轨(4)的下端穿过质量块(7)的中心孔使质量块(7)沿导轨(4)上下运动；线性弹簧(6)的一端挂在一个转动臂(8)下端的通孔上；线性弹簧(6)的另一端挂在与转动臂同侧的质量块(7)的吊耳上；
控制部包括电机、微控制器(2)和加速度传感器(10)；微控制器(2)和加速度传感器(10)均固定在连接座(1)的下表面，电机设置在连接座(1)的下表面，电机的输出轴通过联轴器与其中一个连接轴(11)上带有凹槽的一端相连；加速度传感器(10)和电机均连接到微控制器(2)上；加速度传感器(10)用来检测振幅信号，并将振幅信号传送给微控制器(2)，微控制器(2)根据接收的振幅信号驱动电机向齿轮(9)提供转矩。
2.根据权利要求1所述的可实现变刚度的强非线性吸振器，其特征在于，所述的齿轮(9)的材质为钛合金或铝合金。
3.根据权利要求1所述的可实现变刚度的强非线性吸振器，其特征在于，所述的导轨(4)的表面设有涂层。
4.根据权利要求3所述的可实现变刚度的强非线性吸振器，其特征在于，所述的涂层为聚四氟乙烯。
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