CN107061605B - 压电叠层作动器驱动的惯性力发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压电叠层作动器驱动的惯性力发生器，包括：悬臂梁质量系统、压电叠层作动器及连接件；该悬臂梁质量系统包含悬臂梁和质量块，悬臂梁的自由端连接的质量块运动产生惯性力，悬臂梁的另一端固定于上述的连接件上，压电叠层作动器作为驱动输入，于悬臂梁固支端驱动悬臂梁质量系统。本发明有效利用了压电叠层作动器高驱动力、低驱动位移的驱动特性和悬臂梁质量系统低刚度和高位移放大特性。

Description

压电叠层作动器驱动的惯性力发生器
技术领域
本发明属于振动主动控制技术领域，具体涉及一种压电叠层作动器驱动的惯性力发生器。
背景技术
振动主动控制中作动器作为执行元件对结构施加主动控制力，是实现振动主动控制的重要环节。惯性作动器和基于智能材料的应变型作动器是振动主动控制中两种重要的作动器。惯性作动器通过运动质量块的惯性力对结构施加主动控制力，按照驱动惯性元件运动的方式不同，分为电磁式惯性作动器、伺服电液压式惯性作动器、机械旋转式惯性作动器等，惯性作动器作为一种离散单点施力系统不影响原结构的载荷传递路径，对作动器安装位置附近的应力分布影响较小。智能材料作动器包括磁致伸缩作动器、压电智能作动器等，通常并联于结构或嵌入结构内部，需要较大驱动力时，通常利用智能材料的叠堆型作动器驱动结构。智能作动器单位质量的能量密度高，体积小，能提供较大的驱动力，但智能作动器作为应变型作动器，驱动位移小、驱动输出性能与所驱动结构的动力学特性密切相关，同时影响结构的载荷传递路径，在驱动位置处产生较大的局部应力，需要和结构进行一体化的设计与优化。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种压电叠层作动器驱动的惯性力发生器，其有效利用压电叠层作动器高驱动力、低驱动位移的驱动特性和悬臂梁-质量系统低刚度和高位移放大特性，提高振动控制中作动器系统的使用效能。
为达到上述目的，本发明的一种压电叠层作动器驱动的惯性力发生器，包括：悬臂梁质量系统、压电叠层作动器及连接件；该悬臂梁质量系统包含悬臂梁和质量块，悬臂梁的自由端连接的质量块运动产生惯性力，悬臂梁的另一端固定于上述的连接件上，压电叠层作动器作为驱动输入，于悬臂梁固支端驱动悬臂梁质量系统。
优选地，所述的压电叠层作动器驱动方向与悬臂梁的轴线正交。
优选地，所述的压电叠层作动器与悬臂梁质量系统通过铰链连接，保证垂向力驱动悬臂梁，避免产生弯矩导致压电叠层作动器破坏。
优选地，所述的连接件为基座，惯性力发生器通过基座安装于被控结构上，对被控结构施加主动控制力。
优选地，所述的连接件利用原结构承力构件，悬臂梁质量系统和压电叠层作动器通过辅助构件固接于被控结构承力构件，压电叠层作动器驱动的惯性力发生器通过质量块的运动对被控结构施加惯性力，同时压电叠层作动器对被控结构施加主动控制力。
本发明的有益效果：
本发明有效利用压电智能结构的高效驱动性能和传统悬臂梁质量被动吸振器系统，提出了一种高效的低刚度、高输出力的惯性力发生器系统，可有效提高振动控制系统中驱动系统性能。
附图说明
图1为惯性力发生器于实施例一中的结构示意图。
图2为惯性力发生器于实施例二中的结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例一
参照图1所示，本发明的一种压电叠层作动器驱动的惯性力发生器，包括：悬臂梁质量系统、压电叠层作动器2和基座3构成；该悬臂梁质量系统包含悬臂梁11和质量块12，基座3为压电叠层作动器2驱动的惯性力发生器的构成部分，上部固定悬臂梁11，下部固定压电叠层作动器2，基座3由螺栓连接安装于被控结构10，对被控结构10施加主动控制力，主动控制力由悬臂梁11的自由端的质量块12运动产生；压电叠层作动器2通过铰链4与悬臂梁11垂直连接作为驱动输入，于悬臂梁11的固支端驱动悬臂梁质量系统。
实施例二
参照图2所示，本发明的一种压电叠层作动器驱动的惯性力发生器，包括：悬臂梁质量系统、压电叠层作动器7及辅助构件5构成；该悬臂梁质量系统包含悬臂梁81和质量块82，悬臂梁质量系统和压电叠层作动器7通过辅助构件5固定安装于被控结构承力构件上，压电叠层作动器7驱动的惯性力发生器通过质量块的运动对被控结构9施加惯性力，同时通过辅助构件5使压电叠层作动器7直接对被控结构9施加主动控制力，主动控制力由悬臂梁81的自由端的质量块82运动产生。压电叠层作动器7通过铰链6与悬臂梁81垂直连接作为驱动输入，于悬臂梁的固支端驱动悬臂梁质量系统。
本发明有效利用压电叠层作动器高驱动力、低驱动位移的驱动特性和悬臂梁质量系统低刚度和高位移放大特性，提高振动控制中作动器系统的使用效能。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种压电叠层作动器驱动的惯性力发生器，其特征在于，包括：悬臂梁质量系统、压电叠层作动器及连接件；该悬臂梁质量系统包含悬臂梁和质量块，悬臂梁的自由端连接的质量块运动产生惯性力，悬臂梁的另一端固定于上述的连接件上，压电叠层作动器作为驱动输入，其一端固定于惯性力发生器以外的外部结构，另一端于悬臂梁的固支端驱动悬臂梁质量系统；
所述的压电叠层作动器驱动方向与悬臂梁的轴线正交；
所述的压电叠层作动器与悬臂梁质量系统通过铰链连接，保证垂向力驱动悬臂梁，避免产生弯矩导致压电叠层作动器破坏；
所述的连接件为基座，惯性力发生器通过基座安装于被控结构上，对被控结构施加主动控制力。
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