CN110848326B - 减振方法及减振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及设备减振技术领域，具体公开一种减振方法及减振装置，所述方法适用于减振装置，所述减振装置包括壳体、与所述壳体固接的驱动组件以及由所述驱动组件驱动的平衡组件，所述方法包括：对所述减振装置所受的外力进行检测；根据检测结果控制驱动组件驱动所述平衡组件相对所述壳体发生变速运动以使所述平衡组件向所述壳体施加反作用力和/或反作用力矩，所述反作用力用于抵消所述外力，所述反作用力矩用于抵消所述外力产生的外力力矩。本发明提供一种减振方法及减振装置，能有效解决现有的音箱工作时容易发生振动的问题。

Description

减振方法及减振装置
技术领域
本发明涉及设备减振技术领域，尤其涉及一种减振方法及减振装置。
背景技术
随着人们生活水平的提高，音箱的使用已经十分普遍。音箱的扬声器在向空气施压以产生声音的同时也会受到空气的反作用力，因此，若没有采取有效的减振措施，音箱在工作过程极易因受到空气的反作用力而发生振动。当前主要通过采用泡棉、脚垫或者增加配重等方式实现减振，上述方式在音箱发生共振时减振的效果不佳，会出现明显的平移和转动问题。
因此，需要一种减振方法，用以解决现有的音箱工作时容易发生振动的问题。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种减振方法及减振装置，能有效解决现有的音箱工作时容易发生振动的问题。
为达以上目的，一方面，本发明提供一种减振方法，适用于减振装置，所述减振装置包括壳体、与所述壳体固接的驱动组件以及由所述驱动组件驱动的平衡组件，其特征在于，所述方法包括：
对所述减振装置所受的外力进行检测；
根据检测结果控制驱动组件驱动所述平衡组件相对所述壳体发生变速运动以使所述平衡组件向所述壳体施加反作用力和/或反作用力矩，所述反作用力用于抵消所述外力，所述反作用力矩用于抵消所述外力产生的外力力矩。
优选的，所述对所述减振装置所受的外力进行检测包括：
对所述壳体各个表面所受的力的方向和大小进行检测；
将各个表面所受的力进行合成，得到所述外力。
优选的，所述驱动组件包括推动装置；所述平衡组件包括由所述推动装置推动的滑块组件；所述根据检测结果控制驱动组件驱动所述平衡组件相对所述壳体发生变速运动以使所述平衡组件向所述壳体施加反作用力和/或反作用力矩，所述反作用力用于抵消所述外力，所述反作用力矩用于抵消所述外力产生的外力力矩包括：
当所述平衡组件用于抵消所述外力时，所述推动装置驱动所述滑块组件向与所述外力方向相同的方向进行加速运动或者向与所述外力方向相反的方向进行减速运动。
优选的，其特征在于，所述驱动组件包括转动装置；所述平衡组件包括由所述转动装置驱动的转盘组件；所述根据检测结果控制驱动组件驱动所述平衡组件相对所述壳体发生变速运动以使所述平衡组件向所述壳体施加反作用力和/或反作用力矩，所述反作用力用于抵消所述外力，所述反作用力矩用于抵消所述外力产生的外力力矩包括：
当所述平衡组件用于抵消所述外力力矩时，所述转动装置驱动所述转盘组件向与所述外力力矩相同的方向进行加速旋转运动或者向与所述外力力矩相反的方向进行减速旋转运动。
另一方面，提供一种减振装置，包括壳体、与所述壳体固接的驱动组件以及由所述驱动组件驱动的平衡组件，还包括：
检测装置，固定于所述壳体的表面，用于对所述减振装置所受的外力进行检测；
控制装置，分别与所述检测装置和驱动组件电连接，用于根据检测结果控制驱动组件驱动所述平衡组件相对所述壳体发生变速运动以使所述平衡组件向所述壳体施加反作用力和/或反作用力矩，所述反作用力用于抵消所述外力，所述反作用力矩用于抵消所述外力产生的外力力矩。
优选的，所述检测装置包括若干压力传感器或者加速度陀螺仪。
优选的，所述壳体的X、Y和Z轴方向各设有一组所述驱动组件和平衡组件。
优选的，所述驱动组件包括推动装置和转动装置；所述平衡组件包括由所述推动装置推动的滑块组件和由所述转动装置驱动的转盘组件。
优选的，所述推动装置为直线电机，所述转动装置为伺服电机。
优选的，所述减振装置还包括扬声器。
本发明的有益效果在于：提供一种减振方法及减振装置，在壳体的内部增设与所述壳体固接的驱动组件以及与驱动组件的驱动端连接的平衡组件，当驱动组件驱动平衡组件相对壳体进行变速运动时，平衡组件会向驱动组件施加一个反作用力，由于驱动组件与壳体固接，所以相当于该作用力施加在壳体上。平衡组件在不同的加速度下会对应不同的反作用力，因此，只要适当调整平衡组件的加速度，就可以使平衡组件向驱动组件施加的反作用力刚好与壳体外表面所受的外力相互抵消，从而达到减振的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为实施例提供的减振方法的流程图；
图2为实施例提供的减振装置正常工作时的受力分析图；
图3为实施例提供的减振装置带滑块组件时的受力分析图；
图4为实施例提供的减振装置带转盘组件时的受力分析图；
图5为实施例提供的减振装置的外观示意图；
图6为实施例提供的减振装置的内部结构示意图。
图中：
1、壳体；2、扬声器；3、桌面；4、推动装置；5、滑块组件；6、转动装置；7、转盘组件；8、检测装置。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
参见图1，本实施例提供一种减振方法，由一种减振装置执行，所述减振装置包括壳体1、与所述壳体1固接的驱动组件以及由所述驱动组件驱动的平衡组件，所述方法包括：
S10：对所述减振装置所受的外力进行检测。
具体地，所述S10包括：
S101：对所述壳体1各个表面所受的力的方向和大小进行检测。
S102：将各个表面所受的力进行合成，得到所述外力。
S20：根据检测结果控制驱动组件驱动所述平衡组件相对所述壳体1发生变速运动以使所述平衡组件向所述壳体1施加反作用力和/或反作用力矩，所述反作用力用于抵消所述外力，所述反作用力矩用于抵消所述外力产生的外力力矩。
需要说明的是，减振装置发生振动主要是因为壳体1受到外力作用，因此，如果能向壳体1施加一个与外力大相仿且方向相反的力，就能有效减小减振装置的振动频率和振动幅度，实现较佳的减振效果。
本发明的核心思路是在壳体1的内部增设与所述壳体1固接的驱动组件以及与驱动组件的驱动端连接的平衡组件，当驱动组件驱动平衡组件相对壳体1进行变速运动时，平衡组件会向驱动组件施加一个反作用力，由于驱动组件与壳体1固接，所以相当于该作用力施加在壳体1上。平衡组件在不同的加速度下会对应不同的反作用力，外力可能会导致减振装置发生平移和转动，因此，只要适当调整平衡组件的直线加速度，就可以使平衡组件向驱动组件施加的反作用力刚好与壳体1外表面所受的外力相互抵消，只要适当调整平衡组件的角加速度，就可以使平衡组件向驱动组件施加的反作用力矩刚好与壳体1所受的外力力矩相互抵消，从而达到减振的目的。
进一步地，S20包括：
S201：所述驱动组件包括推动装置4，所述平衡组件包括一由所述推动装置4推动的滑块组件5；当所述平衡组件用于抵消所述外力时，所述推动装置 4驱动所述滑块组件5向与所述外力方向相同的方向进行加速运动或者向与所述外力方向相反的方向进行减速运动。
本实施例所述的减振装置可以为需要进行减振处理的任一机械设备或者电子产品，为了方便理解，以下主要以当减振装置为一种音箱时进行原理说明。
参见图2，将减振装置放置在桌面3上，扬声器2的喇叭振膜通过往复振动推动空气产生疏密相间的压力波从而产生声音。空气在这一过程中同时会给喇叭振膜一个反作用力FT，这是造成音箱振动的主要原因。
当扬声器2向外发声导致减振装置相对桌面3发生振动时，其主要承受来自空气的反作用力FT、与平移振动方向相反的摩擦力Ff、重力FG和桌面3 对其的支撑力FZ；若反作用力FT足以使减振装置发生翻转，则以远离扬声器 2的底边为支撑点O，反作用力FT、重力FG和支撑力FZ对应的力臂分别为 LT、LG和LZ。
以下为减振装置的简要受力分析：
①当FT为零时，音箱静平衡，FG＝FZ；
②当FT不为零时，若要保持音箱静平衡，则受力关系应当满足：
FT＝Ff (1)
FG＝FZ (2)
FTLT+FZLZ＝FGLG (3)
③当FT＞Ff，max，时(Ff，max为最大静摩擦力)，受力不平衡，减振装置会在桌面3上出现平移现象；
④当FTLT+FZLZ＞FGLG时，减振装置所受力矩不平衡，将会围绕支撑点 O转动，从而具备侧翻的倾向，当频繁以多个支撑点O进行转动时，就会产生跳动现象。
以下先针对第③点进行分析：
若要解决减振装置的平移问题，一方面，可以减少FT，通过喇叭的轴向对称分布可以有效抵消喇叭受力对音箱的影响，但这养得做法对音色和堆叠摆放会有限制，且这样的应用已经比较广泛，此处不作赘述。另一方面，可以增大Ff，max，增加减振装置的质量和采用摩擦系数较大的材料均可以有效提高物体间的最大静摩擦力，这两点应用也比较广泛，本实施例也不作进一步的讨论。
本实施例采用区别于上述两种方式的第三种技术方案实现FT与Ff，max的平衡。参见图3，可以在壳体1内配置一个推动装置4，例如可以是小型气缸、液压装置或者直线电机等，推动装置4可驱动一滑块组件5沿某方向来回运动，在滑块组件5加速或者减速运动时，由反作用力的原理可知，壳体1将受到大小为
Figure BDA0002279704190000061
方向与滑块组件5的加速度方向相反的反作用力，其中，m代表滑块组件5的质量，v代表滑块的速度，t代表时间，
Figure BDA0002279704190000062
代表滑块组件5的加速度。根据振膜振动在时间上的往复性，力FT的大小和方向也是来回变化的，因此可以通过滑块组件5的加减速运动来一定程度上抵消部分FT，使FT和FR的合力大小最终小于减振装置与桌面3的最大静摩擦力，即：
FT-FR≤Ff，max (4)；
此时减振装置受力平衡，在最大静摩擦力的作用下会处于静止状态，不发生平移。
S202：所述驱动组件包括转动装置6；所述平衡组件包括由所述转动装置 6驱动的转盘组件7；当所述平衡组件用于抵消所述外力力矩时，所述转动装置6驱动所述转盘组件7向与所述外力力矩相同的方向进行加速旋转运动或者向与所述外力力矩相反的方向进行减速旋转运动。
参见图4，针对上述受力分析的第④点：
在FTLT＞FGLG时，减振装置将会出现转动现象，为避免这点，可以将扬声器2位置尽量放低(减少LT)，此为现有技术，本实施例不进行赘述。
本实施例采用在减振装置中加入转盘组件7的方式以平衡壳体1所受的转动力矩。可以理解的是，当转动装置6驱动转盘组件7进行变速运动时，转盘组件7必然向转动装置6施加一大小为MR且方向与转盘组件7的角加速度相反的反作用力矩：
Figure BDA0002279704190000071
其中：
MR为转盘组件7向壳体1施加的反作用力矩；I是转盘组件7的转动惯量；ω为转盘组件7的角速度，t为时间，
Figure BDA0002279704190000072
为角加速度。
若该反作用力的力矩MR与减振装置所受其它力矩的合力矩大小相当，且方向相反，就可以防止壳体1发生转动，即当满足以下条件时可以有效抑制减振装置发生转动：
FTLT+FZLZ≤FGLG+FRLR+MR (6)
其中，
FR为滑块组件5向壳体1施加的反作用力；LR为FR相对支撑点O的力矩。
具体地，若FT使减振装置绕支撑点O进行顺时针运动，则转盘组件7顺时针进行加速运动或者逆时针进行减速运动；反之，若FT产生的外力力矩FTLT使减振装置绕支撑点O进行逆时针运动，则转盘组件7逆时针进行加速运动或者顺时针进行减速运动。
可以理解的是，上式(6)已经将增加滑块组件5对减振装置带来的影响考虑在内，若不设置滑块组件5或滑块组件5不工作时，抑制减振装置发生转动的条件可以适应性修改为：
FTLT+FZLZ≤FGLG+MR (7)
需要说明的是，上述内容为主要针对单向受力进行的技术说明，当将上述方案延伸至三维空间中时，可以在减振装置的X、Y和Z轴三个方向各设置一组驱动组件和一组平衡组件，每组推动装置4和滑块组件5负责解决减振装置平行于一个方向进行平移的平移问题，每组转动装置6和转盘组件7 负责解决减振装置绕一个方向进行转动的跳动问题。
具体地，在减振装置中设置三个推动装置4、三个滑块组件5、三个转动装置6和三个转盘组件7。滑块组件5的质量为mi(i＝1，2或者3)，运动方向单位向量为(mRi，nRi，pRi)，转盘组件7的转动惯量为Ii，转动方向单位向量为(αRi，βRi，γRi)，喇叭所受外力FT＝(FTx，FTy，FTz)，假设桌面3水平，则同样有：
Figure BDA0002279704190000081
Figure BDA0002279704190000082
在驱动装置和平衡组件安装好后，滑块组件5质量、转盘组件7的转动惯量和各力臂均为已知数值，根据上式(8)和(9)即可求得滑块组件5的速度 vi(t)、和转盘组件7的角速度ωi(t)的单位时间所需的增减量。
本实施例提供的减振方法，其从具体的表现形式上属于通过增设平衡组件向壳体1施加反作用力以抵消空气对扬声器2产生的推力，从宏观上也可以理解为将空气对壳体1施加的能量转移到平衡组件上，在此过程中壳体1 只是一个能量的传递者，从而保证壳体1所受能量不变，故能不平移和转动。
实施例二
本实施例提供一种减振装置，用于执行实施例一中的减振方法，其能有效抑制自身的平移和转动问题，不易因振动而发生位移。
参见图5～图6，减振装置包括壳体1、与所述壳体1固接的驱动组件、由所述驱动组件驱动的平衡组件、检测装置8和控制装置。其中，检测装置8 固定于所述壳体1的表面，用于对所述减振装置所受的外力进行检测。控制装置分别与所述检测装置8和驱动组件电连接，用于根据检测结果控制驱动组件驱动所述平衡组件相对所述壳体1发生变速运动以使所述平衡组件向所述壳体1施加反作用力和/或反作用力矩，所述反作用力用于抵消所述外力，所述反作用力矩用于抵消所述外力产生的外力力矩。
本实施例中，所述检测装置8包括若干压力传感器或者加速度陀螺仪。可以理解的是，除压力传感器和加速度陀螺仪外，其它任意可用于计量受力情况的仪器均可作为本实施例所述的检测装置8。
优选的，所述检测装置8包括分别固定于所述壳体1前后上下左右六个表面的六个压力传感器或者加速度陀螺仪。将六个表面所受的力进行合成即可得到所述外力。
参见图6，所述壳体1的X、Y和Z轴方向各设有一组所述驱动组件和平衡组件。进一步地，所述驱动组件包括推动装置4和转动装置6；所述平衡组件包括由所述推动装置4推动的滑块组件5和由所述转动装置6驱动的转盘组件7。
每组推动装置4和滑块组件5负责解决减振装置平行于一个方向进行平移的平移问题，每组转动装置6和转盘组件7负责解决减振装置绕一个方向进行转动的跳动问题。
优选的，所述推动装置4为直线电机，所述直线电机推动滑块组件5在一滑杆上滑动。所述转动装置6为伺服电机，控制伺服电机的转动速度即可控制转盘组件7的角加速度。
可选的，减振装置为一种音箱，壳体1内部固设有扬声器2。可以理解的是，本实施例提供的减振装置除了可应用于音箱，还可以应用于其它具有减振需求的电子产品或者机械设备等。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种减振方法，适用于减振装置，所述减振装置包括壳体、与所述壳体固接的驱动组件以及由所述驱动组件驱动的平衡组件，其特征在于，所述方法包括：
对所述减振装置所受的外力进行检测；
根据检测结果控制驱动组件驱动所述平衡组件相对所述壳体发生变速运动以使所述平衡组件向所述壳体施加反作用力和/或反作用力矩，所述反作用力用于抵消所述外力，所述反作用力矩用于抵消所述外力产生的外力力矩；
所述驱动组件包括推动装置；所述平衡组件包括由所述推动装置推动的滑块组件；所述根据检测结果控制驱动组件驱动所述平衡组件相对所述壳体发生变速运动以使所述平衡组件向所述壳体施加反作用力和/或反作用力矩，所述反作用力用于抵消所述外力，所述反作用力矩用于抵消所述外力产生的外力力矩包括：
当所述平衡组件用于抵消所述外力时，所述推动装置驱动所述滑块组件向与所述外力方向相同的方向进行加速运动或者向与所述外力方向相反的方向进行减速运动；
所述驱动组件还包括转动装置；所述平衡组件包括由所述转动装置驱动的转盘组件；所述根据检测结果控制驱动组件驱动所述平衡组件相对所述壳体发生变速运动以使所述平衡组件向所述壳体施加反作用力和/或反作用力矩，所述反作用力用于抵消所述外力，所述反作用力矩用于抵消所述外力产生的外力力矩包括：
当所述平衡组件用于抵消所述外力力矩时，所述转动装置驱动所述转盘组件向与所述外力力矩相同的方向进行加速旋转运动或者向与所述外力力矩相反的方向进行减速旋转运动；
其中，沿减振装置的X、Y和Z轴所在的方向，各设有一组驱动组件和一组平衡组件。
2.根据权利要求1所述的减振方法，其特征在于，所述对所述减振装置所受的外力进行检测包括：
对所述壳体各个表面所受的力的方向和大小进行检测；
将各个表面所受的力进行合成，得到所述外力。
3.一种减振装置，包括壳体、与所述壳体固接的驱动组件以及由所述驱动组件驱动的平衡组件，其特征在于，还包括：
检测装置，固定于所述壳体的表面，用于对所述减振装置所受的外力进行检测；
控制装置，分别与所述检测装置和驱动组件电连接，用于根据检测结果控制驱动组件驱动所述平衡组件相对所述壳体发生变速运动以使所述平衡组件向所述壳体施加反作用力和/或反作用力矩，所述反作用力用于抵消所述外力，所述反作用力矩用于抵消所述外力产生的外力力矩；
所述驱动组件包括推动装置和转动装置；所述平衡组件包括由所述推动装置推动的滑块组件和由所述转动装置驱动的转盘组件；
所述壳体的X、Y和Z轴方向各设有一组所述驱动组件和平衡组件。
4.根据权利要求3所述的减振装置，其特征在于，所述检测装置包括若干压力传感器或者加速度陀螺仪。
5.根据权利要求3所述的减振装置，其特征在于，所述推动装置为直线电机，所述转动装置为伺服电机。
6.根据权利要求3所述的减振装置，其特征在于，所述减振装置还包括扬声器。
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