压电堆-橡胶组合隔振器的设计及实验研究

献嚏 立． 了一种压 电堆作动器 的等效动力学模型。
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由图中的曲线可以看出， 电堆作动器在没有预紧力的情况 压
（） ９
／ ＋ Ｖ ｋ
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式 中： 一压电堆作动器的输 出位移； 一压电堆作动器的所受
下 ，一个加减 电压的过程 中作动器输 出位移存在 明显的滞后现
象； 随着预紧力 的增大， 作动器的滞后有所减小 ， 滞环变窄； 同时 ， 的轴向外力 ； 一压电堆作动器的等效动态刚度 ；也 ％ —等 做动器的最大位移输 出也随着预 紧力的增加而减小。 效 动态 压 电系数 。 比较 以上不同预紧力下的位移输 出， 当预紧力为 ８Ｎ时， ０ 作 由式（ ） ９ 容易得到压 电堆作动器 自由状态下（ ＝０ 的输 出 ） 动器 的滞后 和最大输出位移达到 了较好 的平衡 ， 因此 ， 所设计 的 位移 和夹紧状态（ ＝ ） ０ 的输出力 分别为 ： 压电堆作动器的预紧力固定为 ８ Ｎ ０。
图 １压 电堆一 橡胶组合隔振器结构
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输 出特性 ， 以及预紧力对于作动器静态输出特性 的影响 ， 设计完
— 开
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第 ５期
２１ ０ ０年 ５月
机 械 设 计 与 制 造
设计与计算
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文 章 编 号 ：０ １ ３９ （ ００ ０ 一 ０ １ ０ １ ０ — ９ ７２ １ ）５ Ｏ０ — ３
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成 了压 电堆 作动 器 在不 同 预紧 力 下 的静态 位移 输 出特 性 实验 。 实
其 中， 电堆作为作动器核心部件 ， 压 对作动器的性能有决定 验结果， 如图 ３ 所示。 性的影响，此处选用的是由某公司生产的 Ｐ Ｂ ２ ０系列国产压电 Ｔ Ｓ０
一
２ ５
陶瓷致动器。为了消除各构件之间的轴向间隙， 使压电堆始终工作
器主要 由压电堆 ， 预压装置 ， 出杆和外壳等四部分组成。 力输
减振橡胶块 １ 负载 减振橡胶块 ２ 作动器套筒
ｊ ＝（ ～ 一） Ｈ
ｔ ２２ 一 （２ ） 七 一 ２＋ ｍ ： ｋｘ一 １十 （ ） Ｆ
～
（） １ ３
式中 ． － —被 隔振体质量； 一中间质量 ，即压电堆作动器 的质 ｍ ｍ：
驱动电压幅值 （ ｖ）
图 ３压电堆作动器不同预紧力下的静态位移输 出
Ｆ ｇ３ ｉｚ ｅ ｅ ｔ ｃ ｉ ｆ ａ ｔ ａ ｏ ｎ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔｐｒ－ ｉｈ ｅ ｉ ｇ ｆｒ ｅ ｉ． Ｐ ｅ ｏ ｌｃ ｒ ｐ ｌ ｏ ｃｕ ｔｒ ｕ ｄ ｒ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｎ ｎ ｏ ｃ ｉ ｅ ｏ ｔ ｔ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｕ ｐ ｔ ｆ ｓａ ｉ ｄ ｓ ｌ ｃ ｍｅ ｔ ｏ ｔ ｕ ｃ
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量 ；— 安 装 基 础 的扰 动 输 入 ； 一 负 载 响应 位 移 ；： 中间 “ 一
质量位移响应 ；一 橡胶隔振器的复刚度 ；—压电堆作动器 的等效动态刚度 ； 电堆作动器的动态输 出力。
４实验研究
４１压 电堆 作 动器 的 静态 位移 输 出特性 实验 ．
为 了研 究 所设 计 的 压 电堆 作 动 器 在 静态 电压 驱 动 下 的位 移
女 来稿Ｎ￣： ０— ７２ ★基金项目： ２ ９０—９ ０ 国防科工委民用航天“ 十一五” 重点资助项目（４２０２ ） ｃ Ｉｏ６３ Ｊ ０
２
王 强等 ： 电堆一 压 橡胶 组合 隔振 器的设 计及 实验研 究
第５ 期
所设计完成 的组合隔振器结构 ， 如图 １ 所示 。该压 电堆作动
在受压状态 ， 在其一端设计了预压装置。由于矩形截面弹簧具有刚 度大， 刚度更接近于常数等优点， 此处选用 日标矩形截面弹簧 。
３ 电堆一 压 橡胶组合隔振器 的力学模型
３１ 电堆作 动器 的 等效 动 力学模 型 ．压
压电堆作动器作为振动控制的主动器件 ， 在工作时始终处于 动态过程 ， 因此只有压电堆作动器 的静态力学模型是不够的。文
压 电堆 一 橡胶 组 合 隔振 器 的设计 及 实验研 究 术
王 强 陈照波 焦映厚
（ 哈尔滨 工业大 学 机 电工程 学院 ， 尔滨 １０ ０ ） 哈 ５０ １
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