[實用新型]一種仿生空氣彈簧系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320390072.2
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN203374721U
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設計）人: 唐委校;呂宏卿;宋清華;牛慶良;王玉松
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F16F9/02
• 分類號: F16F9/02;F16F9/44;F16F9/32
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本實用新型涉及振動控制技術和仿生技術領域，尤其是一種仿生空氣彈簧系統(tǒng)。

背景技術

目前，振動防護、沖擊隔離涉及到社會生產(chǎn)、生活的方方面面。近年來，減振抗沖技術所面臨的挑戰(zhàn)更加嚴峻，一方面不同工況條件下各種隨機因素的激勵和耦合使機械設備所處的動力學環(huán)境極為復雜，另一方面精密、超精密加工、航空航天等領域設備對減振部件的性能要求更高。除此之外，生活質量的提高使人們對交通運輸工具的行駛平順性和乘坐舒適度要求更為苛刻。因此，為這些設備設計性能更加優(yōu)異的減振裝置是十分必要的。空氣彈簧作為近幾年蓬勃發(fā)展的一種隔振元件，不僅具有較大的承載能力，而且具有較低的剛度，而彈簧的低剛度可使隔振系統(tǒng)獲得較低的固有頻率，遠離環(huán)境的干擾頻率，得到較好的隔振效果，因此在交通運輸工具中應用愈加廣泛。

空氣彈簧在公路、鐵路車輛，工程機械，醫(yī)療器械，航空航天，建筑物基礎等領域快速增長的需求促使科研和工程人員一方面對傳統(tǒng)的囊式和膜式空氣彈簧進行改進和結構優(yōu)化，另一方面開發(fā)新型的空氣彈簧。如專利CN?102834640A所描述的空氣彈簧是由彈性體材料制成的柱形彈簧氣囊，主要用于機動車行走機構的彈性車輪懸架系統(tǒng)。專利CN?102269234A所描述的一種隔膜式輔助氣室調節(jié)動剛度的空氣彈簧，可通過調節(jié)空氣彈簧動剛度實現(xiàn)與整車的匹配，提高車輛的平順性和舒適性。專利CN?103075456A實用新型提供的一種空氣彈簧，能夠通過有效的發(fā)揮止動部件的彈性而提高放氣時的緩沖性。

除此之外，CN?103062269A所實用新型的扣壓式空氣彈簧，采用扣壓式結構，通過上、下卡環(huán)的收縮將橡膠氣囊與上蓋和活塞連接為一體，既能保證空氣彈簧的強度，也便于調節(jié)空氣彈簧的工作行程。專利CN?102606664A實用新型的一種基于磁流變技術的自適應空氣彈簧可以根據(jù)車身負載和實際工作路面激勵狀況，自動實時地調節(jié)其剛度和阻尼值，提高車輛的減振降噪性能，改善乘坐舒適性和操作穩(wěn)定性。

《中國機械工程》第17卷第21期2006年11月上半月第2278-2281公開了一種《微制造平臺隔振系統(tǒng)仿生設計》，其模仿啄木鳥頭部構造，該隔振系統(tǒng)主要由1個平臺、4個空氣彈簧、8個超磁致伸縮致動器、6個伺服型傳感器、3個高度控制閥、1套控制系統(tǒng)組成，在微制造平臺和基礎之間采用被動隔振與主動隔振相結合的混合隔振技術，以空氣彈簧作為被動隔振元件(對應于鳥類頭部的外腦膜外連接的軟骨和肌肉群以及外腦膜和腦髓之間的空隙)，從而使地面?zhèn)鱽淼母鞣N中高頻擾力得到有效的隔離；以超磁致伸縮致動器作為主動隔振元件(對應于鳥類頭部外腦膜和腦髓之間連接的神經(jīng)和肌肉)，通過與檢測系統(tǒng)一起構成閉環(huán)主動振動控制系統(tǒng)，可以有效地消除由基礎傳遞過來的各種頻率范圍的振動擾力，即使對于被動隔振系統(tǒng)難以消除的低頻或超低頻擾力，也能進行有效地隔離，最終將放置在微制造隔振平臺上的微制造設備(對應于啄木鳥的腦髓)的振動控制在允許的范圍內。但是該文件僅給出了仿生力學模型及整體構造框架方案，并沒有給出具體的零部件結構，且給出的隔振裝置是由平臺、空氣彈簧、超磁致伸縮致動器、伺服型傳感器、高度控制閥、控制系統(tǒng)構成的主動和半主動隔振系統(tǒng)，結構相對復雜，而且致動器、傳感器等的運行都需要消耗能量。

盡管現(xiàn)在空氣彈簧種類繁多，結構各樣，但多數(shù)實用新型是針對特定的載荷類型（如單一方向的沖擊、振動）來設計的，很難移植適用于其它多種載荷共同作用，如伴隨彎曲或扭轉等耦合激勵的復雜工況，因此應用場合選擇性較強，實際工程應用受到很大限制。另外空氣彈簧的一次設計很難達到較理想的隔振效果，需要反復修改設計并試制產(chǎn)品，費用高，周期長。盡管也出現(xiàn)了可調節(jié)剛度的空氣彈簧（CN?102269234A），但是并未描述或給出結構及剛度的可調范圍及其可適應的頻率及載荷特性，難以實現(xiàn)量化調節(jié)。從仿生學角度看，啄木鳥頭部組織的變剛度、變阻尼特性對于減振和隔振起到了不可忽視的顯著作用，而目前未見有能實現(xiàn)剛度和阻尼值同時定量調節(jié)的空氣彈簧減振結構。

實用新型內容