[發明專利]一種基于多層介電彈性體膜的可變剛度隔振器

有效

• 申請號: 201810505534.8
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108708927B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 蒲華燕;李鏡明;孫翊;趙晶雷;羅均;楊揚;彭艷;謝少榮;張泉
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: F16F7/104
• 分類號: F16F7/104
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

本發明公開了一種基于多層介電彈性體膜的可變剛度隔振器，該隔振器包括多層介電彈性體膜彈簧、多個環形磁鐵；多層介電彈性體膜彈簧采用多層介電彈性體膜、多層導電電極相疊加的方式，且相鄰導電電極的極性相反；該隔振器利用相互吸引的環形磁鐵產生的非線性恢復力以實現非線性負剛度，通過改變施加在多層介電彈性體膜彈簧的導電電極上的驅動電壓，使多層介電彈性體膜彈簧所提供與之相匹配的正剛度，正負剛度的組合實現工作位置附近的準零剛度，有效地降低隔振系統的固有頻率；由于多層介電彈性體膜彈簧提供電壓調控的正剛度，克服了單層介電彈性體膜調控剛度能力有限的缺點，大大提高了剛度可調控的范圍，實現剛度的調控。

技術領域

本發明涉及隔振技術領域，特別涉及一種基于多層介電彈性體膜的可變剛度隔振器。

背景技術

在工程上，機械設備的振動是一種普遍存在且日益受到人們關注。這些振動將引起遠大于靜態工作負荷的較大變形和應力，這將對機械設備的正常工作造成巨大的困擾。例如，光刻機的振動會影響加工精度從而大大降低半導體芯片的成品率，顯微鏡的振動會造成成像的清晰度大大降低等。為了減少這種影響，一個有效的措施就是在振源和振動體之間插入隔振器從而實現振動隔離。但是在進行隔振器設計時，必須設計適當的隔振裝置參數，否則隔振系統非但不能起到隔振作用，反而會放大激勵。當激勵頻率大于隔振系統的固有頻率的倍時，傳統的線性隔振器才開始發揮作用，但對于低頻范圍的振動往往難以實現有效的隔離。由于一般線性隔振器的隔振頻帶受到限制，為了能夠對低頻振動進行有效的抑制，常采用的一種方法是通過減小隔振系統的剛度來拓寬隔振頻帶，但減小隔振系統的剛度將會導致靜變形增大，降低系統的穩定性。雖然有的隔振器可以實現在平衡位置附近的高靜態剛度低動態剛度，但無法實現剛度的主動調控。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于多層介電彈性體膜的可變剛度隔振器，該隔振器不僅能夠實現在平衡位置附近的高靜態剛度低動態剛度，還能夠實現剛度的主動調控。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于多層介電彈性體膜的可變剛度隔振器，所述可變剛度隔振器包括：多層介電彈性體膜彈簧、設置在所述多層介電彈性體膜彈簧的中心腔體內的中端環形磁鐵、設置在所述多層介電彈性體膜彈簧的中心腔體上端的中端環形磁鐵蓋板、設置在所述多層介電彈性體膜彈簧的中心腔體下端的中端環形磁鐵底板、兩端帶有螺紋段的導向軸；所述導向軸的一端通過螺紋與質量塊連接；所述導向軸的中間部分軸向嵌套線性軸承以限制所述導向軸水平方向的運動；所述線性軸承的外部設置上端環形磁鐵固定架；所述上端環形磁鐵固定架與所述線性軸承之間形成的腔體中放置有上端環形磁鐵；所述上端環形磁鐵固定架的頂部開口處設置與所述上端環形磁鐵固定架相匹配的上端環形磁鐵蓋板；所述導向軸的另一端螺紋段依次穿過所述上端環形磁鐵固定架、所述中端環形磁鐵蓋板的螺紋孔、所述中端環形磁鐵的螺紋孔，固定在所述中端環形磁鐵底板的螺紋孔內；所述多層介電彈性體膜彈簧的外絕緣固定框架上下設置上支撐架和下支撐架，并通過第一內六角圓柱頭螺栓、與所述第一內六角圓柱頭螺栓相配合的螺母將所述外絕緣固定框架、所述上支撐架以及所述下支撐架固定在一起；所述上支撐架的上端側面通過第一內六角圓柱頭螺釘與所述上端環形磁鐵固定架固連；在所述中端環形磁鐵底板下方設置下端環形磁鐵固定架；所述下端環形磁鐵固定架通過第二內六角圓柱頭螺釘與所述下支撐架的下端側面固連；所述下端環形磁鐵固定架的底部開口處設置下端環形磁鐵底板，并通過第三內六角圓柱頭螺釘將所述下端環形磁鐵固定架和所述下端環形磁鐵底板固定在一起，且在所述下端環形磁鐵固定架與所述下端環形磁鐵底板之間形成的腔體中放置有下端環形磁鐵；所述中端環形磁鐵的磁極極性與所述上端環形磁鐵的磁極極性相反，所述中端環形磁鐵的磁極極性與所述下端環形磁鐵的磁極極性相反，且所述中端環形磁鐵、所述上端環形磁鐵以及所述下端環形磁鐵構成磁負剛度機構；