一种基于压电的模块式主被动一体化正交隔振平台的制作方法

本发明是一种机电设备用主动隔振装置，尤其涉及一种能够应用于机电设备隔振的基于压电的模块式主被动一体化正交隔振平台。

背景技术：

航天敏感载荷如空间相机、空间望远镜、空间干涉仪等对微小振动敏感，其所处力学环境不满足敏感载荷所需的极高的稳定度，甚至超静意义上的工作环境。而航天器在轨运行期间，搭载设备只要正常工作都会有微振动存在，微振动加速度量级在 1.0×10-2 g至 1.0×10-6g,对应的位移在微米量级,频率范围从 0.01Hz 到几千Hz。弱量级的动态位移或应变往往使得结构材料内部的摩擦作用无法正常发挥,同时由于活动部件的内部间隙往往大于微米量级,使得微振动特别难以控制。

振动隔离是振动控制中广泛应用的减振技术。即在振源与系统之间安置适当的隔振器材来隔离振动的直接传递。被动隔振技术应用最广泛，其具有结构简单，稳定性和可靠性高，不需外界提供能源的优点，但同时被动隔振在航天航空领域应用中存在局限性，对低频振动的隔离效果不理想，应用的频率范围不宽。其次，适应性较差，当工作中遇到随机性外扰时，被动结构无法做出相对应的变化，导致隔振效果不能满足要求。尤其在敏感设备工作精度越来越高的航空航天领域，纯被动隔振系统已经不能满足要求。主动隔振的性能主要集中在中低频，根据环境变化可随时改变控制算法。

现有微振动控制主要还是采用被动隔振技术，如橡胶、气垫等材料，结构庞大、低频抑制效果差，主动隔振器主要是电磁式主动隔振器，但带有磁路的隔振器，一方面磁路设计较为复杂，缠绕线圈，难免尺寸上受限，另外散热问题难以解决，影响使用寿命。因此采用现有的隔振器无法满足工作空间受限、体积质量均要求较小的全频段微振动隔离需求的设备。

技术实现要素：

发明内容

为了克服被动隔振技术低频抑制效果差，体积庞大的缺点，提高主动隔振器小型化、轻量化、高精度、全频段微振动有效控制能力，本发明提出基于压电的模型式无间隙式高精度主被动一体化隔振装置。

所述的基于压电的模型式无间隙式高精度主被动一体化隔振装置包括六大部分：基于压电作动的主动隔振器杆件、剪切型橡胶被动作动器、用于反馈控制的力传感器、无间隙式高精度球铰、上下转接板、紧固螺钉。其中压电作动器力和位移输出端通过螺纹连接力传感器，用于测量输出的主动力及进行反馈控制，压电作动器底部通过螺纹连接球铰，球铰放入上下转接板底部固定位置的球型凹槽，球型压板覆盖于球铰上方，通过紧固螺钉，调节球铰球头与球形槽及球型压板之间的配合方式，实现有微小摩擦，且无间隙的配合方式。

附图说明

图1为本发明的模块化无间隙主被动一体化正交隔振平台。

图2为本发明的模块化无间隙隔振支链。

图3为本发明的主被动一体化隔振器示意图。

图4为本发明的无间隙球铰示意图。

具体实施方式

模块化无间隙主被动一体化正交隔振平台包括3个模块化无间隙主被动隔振支链，每个支链带有球型凹槽的上下转接板、无间隙球铰、球铰压板、力传感器、剪切型橡胶被动作动器、压电作动器、螺钉。两个主动隔振器杆件正交，即杆长方向线性无关，可忽略互相之间的耦合作用，杆长方向具有统一的刚度，在控制上可采用相同的控制策略。

一种模块化无间隙式微振动主动隔振支链，其特征在于：包括带有球型凹槽的下转接板(8)、球铰下压板(7)、球铰(6)、被动剪切橡胶作动器（5），压电作动器(4)、力传感器(3)、球铰上压板（2）、带有球型凹槽的上转接板(1)。振动输入端为下转接板(8)，经过主被动控制后，输出端为上转接板(1)。上下转接板通过螺钉和定位销与被隔振对象相连。上下转接板均为长方形结构。

隔振器杆件特征在于：上下球头(1-1)、力传感器(1-2)、压电作动器(1-3)。压电作动器为主动隔振的主要部件，通过压电陶瓷的逆压电效应，产生主动控制力。力传感器用来测量输出力，并进行反馈。

无间隙式高精度球铰特征在于：球铰压板(2-1)、球铰(2-2)、紧固螺钉(2-3)、带有球型凹槽的转接板(2-4)，通过螺钉和球铰压板的接触挤压，将各球铰固定在上平台和底座的球形凹槽中，使得隔振器杆件主要传递沿轴向的动态作用力，自身主要产生轴向变形以及绕球铰的微小转动，因为压电作动器只能产生微米级变形，整个隔振装置的工作空间很小，这种无间隙式球铰的微小转动即可满足要求。