本發(fā)明涉及應(yīng)用于機械、電器設(shè)備上的減振裝置，特別是涉及一種基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振裝置。

背景技術(shù)：

發(fā)動機是車輛的核心部件，也是車輛的最主要的噪聲與振動源。發(fā)動機工作時，其振動會影響車載設(shè)備的可靠性和壽命，并且會在駕駛艙內(nèi)引起噪聲和振動，影響乘坐的舒適性。因此，針對發(fā)動機的振動問題，設(shè)計一種發(fā)動機系統(tǒng)的振動控制裝置有重要的意義。

為了減小發(fā)動機振動的影響，通常在發(fā)動機系統(tǒng)上附加一個減振器，適當選擇減振器的結(jié)構(gòu)形式、動力參數(shù)以及與目標系統(tǒng)的耦合關(guān)系，改變發(fā)動機系統(tǒng)的振動狀態(tài)，從而減小預(yù)期頻段上的發(fā)動機系統(tǒng)的強迫振動響應(yīng)。按照其是否需要能量輸入及抑制振動的形式，實現(xiàn)振動控制的方法，可以分為被動控制、主動控制和半主動控制。被動控制成本低，無自適應(yīng)能力，只適用于窄帶振動控制；主動控制屬于力控制，需要直接提供控制力的能源，能量消耗較大，成本較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；半主動控制屬于參數(shù)控制，根據(jù)結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)或動載荷的信息實時改變結(jié)構(gòu)的參數(shù)，從而達到減振的目的。

磁流變彈性體(mre)是一種新型智能材料，這種材料的彈性模量可以通過改變磁場強度進行調(diào)節(jié)?；谏鲜鲈?，將磁流變彈性體應(yīng)用于減振器中，通過調(diào)節(jié)外加電流產(chǎn)生的磁場，控制磁流變彈性體所在振動系統(tǒng)的剛度變化，實現(xiàn)減振器的剛度可隨外加磁場的改變而連續(xù)性改變。而且磁流變彈性體具有響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、使用方便等優(yōu)點。

通過對現(xiàn)有文獻檢索發(fā)現(xiàn)，目前，已有利用磁流變彈性體的材料特性來設(shè)計減振裝置。例如，申請?zhí)朿n200520076452.4的專利公開的磁流變彈性體移頻式吸振器，對于柔性結(jié)構(gòu)的振動控制具有較好的效果，但對大幅振動控制難以實施。此外申請?zhí)朿n201310014657.9的專利公開的一種基于磁流變技術(shù)的柔性機械臂減振裝置與方法，能夠通過調(diào)節(jié)電磁線圈電壓改變減振器的剛度參數(shù)，但這種方法中鐵芯等作為減振系統(tǒng)的振子，對磁流變彈性體的強度有較高要求，限制了其吸振器的應(yīng)用。

本發(fā)明面向發(fā)動機的振動問題，提出一種基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器。根據(jù)發(fā)動機振動系統(tǒng)的主振動頻率，通過調(diào)節(jié)磁流變彈性體的剛度，改變減振器的固有頻率，從而實現(xiàn)在較寬頻率范圍內(nèi)和較大的頻率變化速度下始終達到最佳的減振效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器，該裝置為半主動控制式減振器，主要是基于磁流變彈性體的剪切工作模式，可以根據(jù)發(fā)動機系統(tǒng)的主振動頻率，按照設(shè)定的控制方法，通過調(diào)節(jié)外加磁場強度改變磁流變彈性體的剛度，快速、準確的自動調(diào)節(jié)減振器的固有頻率，從而實現(xiàn)在較寬頻率范圍內(nèi)和較大的頻率變化速度下始終達到良好的減振效果。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)，

一種基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器，包括固定座、減振模塊以及控制模塊，其中：

所述減振模塊包括磁路鐵芯、磁流變彈性體、吸振質(zhì)量塊、線圈擋板、勵磁線圈、上夾板、隔磁塊和下夾板；所述磁路鐵芯為回字型，回字型截面上端中間開有一個缺口，回字型截面下端有兩個伸出板；所述磁路鐵芯缺口間隙的兩個內(nèi)側(cè)面上分別固連有一片狀的磁流變彈性體，所述吸振質(zhì)量塊置于兩個磁流變彈性體中間，并固連成整體；所述磁路鐵芯的兩側(cè)長方體分別繞有一個勵磁線圈，并使用線圈擋板限位；兩個所述隔磁塊設(shè)置在磁路鐵芯的兩個伸出板與固定座之間；所述磁路鐵芯通過上夾板與下夾板相互配合定位于固定座上，并通過螺栓、螺母夾緊；

所述控制模塊包括加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制主機、直流電源；兩個所述加速度傳感器分別粘接在磁路鐵芯和吸振質(zhì)量塊上，用于采集磁路鐵芯和吸振質(zhì)量塊的振動信號；勵磁線圈與直流電源輸出端相接，用于對磁流變彈性體提供可調(diào)節(jié)的穩(wěn)定磁場，進而實現(xiàn)減振剛度的實時調(diào)節(jié)，消耗振動能量。

所述的基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器，固定座為振動控制對象，屬于發(fā)動機系統(tǒng)的一部分結(jié)構(gòu)，用于安裝減振模塊，其結(jié)構(gòu)由實際情況確定。

所述的基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器，所述吸振質(zhì)量塊作為減振器的振子在外激勵的作用下振動，所述磁路鐵芯和所述勵磁線圈作為定質(zhì)量同固定座一起隨外激勵振動。

所述的基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器，所述吸振質(zhì)量塊為啞鈴型結(jié)構(gòu)，其下端重量大于上端重量，在重力作用下其具有一定的自導(dǎo)向作用。

所述的基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器，所述勵磁線圈由漆包銅導(dǎo)線繞制，作為電磁場中電流加載源頭，可以調(diào)節(jié)磁流變彈性體上的外加電磁場強度。

所述的基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器，所述隔磁板材料選用鋁合金2a12，屬于非導(dǎo)磁材料，可以隔斷磁路鐵芯的底部磁場。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

(1)減振效果明顯，能夠針對發(fā)動機系統(tǒng)的主振動頻率，調(diào)節(jié)磁流變彈性體兩端的磁場強度，改變減振裝置的固有頻率，實現(xiàn)發(fā)動機振動系統(tǒng)與減振裝置之間的振動能量遷移，使減振裝置充分吸收目標振動系統(tǒng)的振動能量，消減發(fā)動機振動系統(tǒng)的大幅振動；

(2)減振頻率帶寬大，能夠調(diào)節(jié)外加磁場強度改變磁流變彈性體剛度，實現(xiàn)減振裝置在較寬的范圍內(nèi)滿足發(fā)動機系統(tǒng)的振動頻率匹配的要求；

(3)能量消耗少，只需提供減振裝置正常工作的基本電壓、電流，無需提供能量來抵消振動能量，可在車載能源的使用范圍內(nèi)；

(4)結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，可以實現(xiàn)連續(xù)控制；

(5)容易模塊化，可以根據(jù)不同頻段的減振要求組合使用減振裝置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器示意圖；

圖2為本發(fā)明中減振模塊的正向視圖；

圖3為本發(fā)明中磁路鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中磁路鐵芯和固定座連接的結(jié)構(gòu)分解圖；

圖5為本發(fā)明中基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器的工作原理示意圖。

圖中附圖標記含義為：1為磁路鐵芯，2為磁流變彈性體，3為吸振質(zhì)量塊，4為線圈擋板，5為勵磁線圈，6為上夾板，7為隔磁塊，8為下夾板，9為基座，10為伸出板，11為加速度傳感器，12為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，13為控制主機，14為直流電源。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施不限于此。

在本發(fā)明中，需要理解的，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等方位關(guān)系為基于附圖所示的方位關(guān)系，僅為便于描述本發(fā)明的簡化描述，而不是指示或暗示所指裝置或原件必需具有的方位關(guān)系及構(gòu)造，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。

如圖1所示，一種基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器，包括固定座9、減振模塊和控制模塊，其中固定座9為振動控制對象并屬于發(fā)動機系統(tǒng)的一部分結(jié)構(gòu)。

減振模塊主要由磁路鐵芯1、磁流變彈性體2、吸振質(zhì)量塊3、線圈擋板4、勵磁線圈5、上夾板6、隔磁塊7和下夾板8組成。

磁路鐵芯1可以采用多種適合的形狀結(jié)構(gòu)；本實施例中，優(yōu)選的磁路鐵芯1為回字型結(jié)構(gòu)，回字型上端中間開有一個10mmm缺口，作為磁路鐵芯1的兩極間隙，回字型下端帶有兩個伸出板10；磁路鐵芯1材料選用電工純鐵dt4c，具有良好的導(dǎo)磁性，具體細節(jié)如圖3所示。

磁路鐵芯1缺口間隙內(nèi)左右兩面分別通過粘合劑與一個4mm厚的片狀的磁流變彈性體2外表面緊密相連；優(yōu)選的吸振質(zhì)量塊3為一個啞鈴型結(jié)構(gòu)，啞鈴型結(jié)構(gòu)中段置于兩個磁流變彈性體2中間，吸振質(zhì)量塊3外表面通過粘合劑與兩個磁流變彈性體2粘合成一體；優(yōu)選的勵磁線圈5選用直徑1.2mm的漆包銅線，并設(shè)置勵磁線圈匝數(shù)為1320匝，通電直流電流為5a，兩組勵磁線圈5分別纏繞在磁路鐵芯1的左右兩側(cè)長方體上，并使用線圈擋板4限位，具體細節(jié)如圖2所示。

進一步的，所述吸振質(zhì)量塊3的材料選用銅，其啞鈴型結(jié)構(gòu)下端重量大于上端重量，在重力作用下其具有一定的自導(dǎo)向作用，避免了使用導(dǎo)向機構(gòu)，降低了機構(gòu)復(fù)雜度，其上下兩個平面為加速度傳感器11安裝面，用以采集振動信號。

進一步的，所述磁流變彈性體2由作為基體的704硅膠、作為磁性顆粒的羰基鐵粉以及作為潤滑劑的少量自制硅油按照一定的質(zhì)量比組成。

隔磁塊7、上夾板6和下夾板8可以采用多種適合的形狀結(jié)構(gòu)，本實施例中，優(yōu)選的隔磁塊7、上夾板6和下夾板8截面為凹字型，并加工有四個的通孔；隔磁塊7設(shè)置在磁路鐵芯1的兩個伸出板10與固定座9之間，隔磁塊7的凹面配合定位在固定座9上；磁路鐵芯1的兩個伸出板10通過上夾板6與下夾板8相互配合定位于固定座9上，且通過八套m4×20螺栓、m4螺母夾緊。所述隔磁塊7、上夾板6和下夾板8材料選用鋁合金2a12，屬于非導(dǎo)磁材料，用于限制磁力線的流向，使其絕大部分只能從磁流變彈性體2中穿過，具體細節(jié)如圖4所示。

控制回路主要由加速度傳感器11、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12、控制主機13、直流電源14組成；優(yōu)選的加速度傳感器11，兩個加速度傳感器11分別粘接在磁路鐵芯1和吸振質(zhì)量塊3上，用于測量磁路鐵芯1和吸振質(zhì)量塊3的振動信號；勵磁線圈5與直流電源14輸出端相接，用于對磁流變彈性體2提供可調(diào)節(jié)的穩(wěn)定磁場。

本實施例中，基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器的減振模塊主要工作在豎直方向，為了避免磁流變彈性體2由于振子質(zhì)量過大，導(dǎo)致其剪切變形過大而破壞，在減振器工作過程中，吸振質(zhì)量塊3作為減振器的振子在外激勵的作用下振動，所述磁路鐵芯1和所述勵磁線圈5作為減振器的定質(zhì)量同固定座9一起隨外激勵振動。

本發(fā)明的基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器的工作原理如下，

步驟(1)根據(jù)上述實施方式裝配減振器，通過螺栓、螺母將減振模塊安裝在固定座9上，并確保加速度傳感器11的正確安裝；

步驟(2)確定固定座9的固有頻率范圍，啟動所有硬件設(shè)備并使固定座9振動，加速度傳感器11采集磁路鐵芯1和吸振質(zhì)量塊3的振動信號；

步驟(3)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12獲取加速度傳感器11的信號，并傳入控制主機13；

步驟(4)根據(jù)振動理論中模態(tài)分析法的峰值檢測法，控制主機13對輸入振動信號進行分析計算，進而得到減振器的固有頻率；

步驟(5)根據(jù)設(shè)定的振動控制方法，控制主機13調(diào)節(jié)直流電源14的輸出端電壓與電流，進而調(diào)節(jié)勵磁線圈5兩端的電壓和電流；

步驟(6)磁路鐵芯1、磁流變彈性體2、吸振質(zhì)量塊3形成磁回路，勵磁線圈5內(nèi)部的電流改變，磁流變彈性體2的剪切模量將隨外加磁場變化而改變，從而減振器的固有頻率改變；

步驟(7)當發(fā)動機系統(tǒng)中固定座9振動時，吸振質(zhì)量塊3振動，吸振質(zhì)量塊3帶動磁流變彈性體2發(fā)生剪切變形；

步驟(8)吸振質(zhì)量塊3和磁流變彈性體2在振動過程中，振動能量從發(fā)動機系統(tǒng)遷移至減振器中，并由磁流變彈性體2的結(jié)構(gòu)阻尼快速消散，實現(xiàn)對發(fā)動機系統(tǒng)進行吸振和減振的功能；

步驟(9)重復(fù)步驟(1)～步驟(8)的過程，通過改變勵磁線圈5中電流即可改變減振器的固有頻率，實時維持發(fā)動機系統(tǒng)進行減振的頻率要求，并滿足發(fā)動機系統(tǒng)寬頻帶減振的功能要求。

以上所述，僅為本基于磁流變技術(shù)的發(fā)動機減振器具體實施例，是為了便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)理解和應(yīng)用本發(fā)明，但本發(fā)明的保護范圍不局限于此，在本技術(shù)方案的基礎(chǔ)上做出不需要經(jīng)過創(chuàng)造性勞動的等效結(jié)構(gòu)變化或者各種替換都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。