[發明專利]采用復合介電彈性材料的主被動一體化隔振器及隔振方法

有效

• 申請號: 201610209671.8
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105673769B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 毛伯永;謝石林;翟興輝;吳啟琛;董光旭
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F16F13/00
• 分類號: F16F13/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明涉及隔振器技術領域，具體涉及一種采用復合介電彈性材料的主被動一體化隔振器及隔振方法。

背景技術

在工程技術領域中，振動現象比比皆是。大多數情況下振動現象的產生會產生各種危害：既影響精密儀器設備的功能，又降低加工精度和使用壽命；也會影響我們的生活質量，如汽車的振動會降低乘車的舒適性。因此，研究人員提出了各種振動抑制方法，設計出了各式各樣的隔振器。但是傳統隔振器難以同時滿足大位移振動隔振和主被動一體化隔振的需求。

介電彈性材料是一種新型功能材料，輸入高壓電激勵時，介電彈性材料產生Maxwell力而使這種材料產生較大的應變伸縮，并且介電彈性材料具有快速響應、輕質價廉和零噪聲等優點，因此這種材料可用于隔振器件。近年來，研究者基于介電彈性材料提出了許多作動器器件，而圓筒型作動器由于制作簡單而被廣泛的應用。但是目前所提出的這些圓筒型作動器在外載荷和外高壓激勵時容易發生彎曲變形，不易應用用于對穩定性要求較高的振動隔振控制中。且這些圓筒型作動器大多數僅采用單層經過預拉伸的介電彈性薄膜纏繞而成，這樣的介電彈性薄膜在圓筒形作動器中容易發生徑向縮進現象，這使得隔振器在正常工作中性能不穩定。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種采用復合介電彈性材料的主被動一體化隔振器及隔振方法，具有大變形、高阻尼和主被動隔振控制的特點，可實現主被動一體化隔振功能，而且結構簡單，使用方便，應用廣泛，成本低廉。

為了達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種采用復合介電彈性材料的主被動一體化隔振器，其特征在于：包括通過第一螺釘2‐1連接固定的下部端蓋3與下端連接件1，通過第二螺釘2‐2連接固定的上部端蓋9與上端連接件5，直線法蘭軸承8套入上部端蓋9中心并通過第三螺釘2‐3固定，中間連接軸7與直線法蘭軸承8間隙配合并通過螺紋與下部端蓋3連接固定，壓縮彈簧4的兩端被固定在上部端蓋9和下部端蓋3之間，經過預拉伸的復合介電彈性薄膜6纏繞在上部端蓋9和下部端蓋3周圈以及上部端蓋9和下部端蓋3之間區域的周圈，當隔振器在靜止狀態時，經過預拉伸的復合介電彈性薄膜6與壓縮彈簧4達到平衡狀態，分別從復合介電彈性薄膜6的兩側引出導電引線10；使用時，被隔振的物體11固定在上部連接件5的頂端，下端連接件1與振源連接。

所述下部端蓋3、下端連接件1、上部端蓋9和上端連接件5均進行開孔處理。

所述經過預拉伸的復合介電彈性薄膜6包括纖維夾芯介電彈性材料薄膜，涂敷在纖維夾芯介電彈性材料薄膜兩面的導電碳膏13，以及黏貼在一面的導電碳膏13外的介電彈性材料薄膜隔離層12；纏繞經過預拉伸的復合介電彈性薄膜6時，所述介電彈性材料薄膜隔離層12纏繞在外層。

所述介電彈性材料薄膜隔離層12為3M公司生產的VHB型膠帶。

所述纖維夾芯介電彈性材料薄膜中的纖維夾芯為尼龍纖維14。

所述上部端蓋9、下部端蓋3和上端連接件5為非導電材料，下端連接件1為剛度大的材料。

所述導電引線10為雙面導電銅箔。

上述所述的一種采用復合介電彈性材料的主被動一體化隔振器的隔振方法，隔振器在靜止狀態時，壓縮彈簧4與經過預拉伸的復合介電彈性薄膜6相互作用達到平衡，當振源振動時，與振源連接的下端連接件1和與被隔振物體11連接的上端連接件5相對運動，被動隔振工作狀態時，經過預拉伸的復合介電彈性薄膜6通過內部的相互摩擦產生與運動方向相反的阻尼力，降低被隔振物體11的共振峰值實現被動隔振的目的；利用經過預拉伸的復合介電彈性薄膜的電壓驅動伸縮的特性，半主動隔振工作狀態時，給導電引線10輸入直流電壓，隔振器沿著中間軸7伸長，隔振器的剛度將下降，避免被隔振物體11的固有頻率與振源的振動頻率一致時產生共振，實現隔振器的半主動控制；主動隔振工作狀態時，給導電引線10輸入直流電壓與交流電壓組合的形式，隔振器產生沿著中間軸7方向的作動力，實現主動隔振控制的需求。

和現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、目前常見的圓筒型作動器多數用于有彎曲作動需求的機械手臂中，由于作動器的彎曲導致振動隔振性能的不穩定性，因此這樣的作動器并不能直接應用于振動隔振中，本發明把中間連接軸和直線法蘭軸承應用于隔振器中，使得所提出的復合介電彈性材料隔振器在外激勵載荷或外加高壓電荷時只能沿著一個方向進行運動，且具有較好的單向隔振性能。