一种基于压电陶瓷的车辆减震椅系统的制作方法

1.本实用新型涉及椅子减震技术领域，具体涉及到一种基于压电陶瓷的车辆减震椅系统。


背景技术：

2.座椅是人们乘车途中必须用到的东西，但现有的座椅由于结构设计简单，不具备减震功能，不能满足人们对减震的需求。


技术实现要素：

3.实用新型目的：本实用新型的目的是针对目前技术中的不足，提供了一种基于压电陶瓷的车辆减震椅系统，其结构简单，使用方便，能够实现椅子的减震，适宜轿车客车工具车战车野外作业车和火车的使用。
4.技术方案：为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于压电陶瓷的车辆减震椅系统，其特征在于：包括车辆减震椅系统以及与车辆减震椅系统连接的压电模块、前置放大器、放大电路、整流电路，所述压电模块与前置放大器电性连接，所述前置放大器与放大电路电性连接，所述放大电路与整流电路电性连接，所述车辆减震椅系统还包括有靠背、靠垫、扶手、扶手支架、第二外壳、坐垫、磁流变弹性体、电磁铁、开关，所述压电模块包括有基座、第一外壳、第一压电陶瓷、第二压电陶瓷、弹性金属片、质量块、弹簧、螺栓，其中，所述第一外壳与所述基座刚性连接，所述第一外壳上开有两个小孔，所述第一压电陶瓷的下表面通过导电胶与所述弹性金属片的上表面连接，所述第二压电陶瓷的上表面通过导电胶与所述弹性金属片的下表面连接，所述第二压电陶瓷放置在所述基座的上表面，所述质量块放置在所述第一压电陶瓷的上表面，所述弹簧与所述螺栓刚性连接，所述螺栓与所述基座连接，所述弹簧对所述质量块施加一个预紧力，使得所述质量块与所述第一压电陶瓷紧密压实，所述靠垫安装在所述靠背上，所述扶手与所述靠背刚性连接，所述扶手支架与所述扶手刚性连接，所述第二外壳与所述扶手支架刚性连接，所述第二外壳上开有一个小孔，所述坐垫安装在所述第二外壳上，并与所述靠背连接，所述磁流变弹性体放置在所述第二外壳内部，所述电磁铁放置在所述磁流变弹性体的内部中央，所述开关连接所述整流电路所述电磁铁。
5.作为本方案的一种改进：所述第一压电陶瓷的上表面和所述第二压电陶瓷的下表面都涂有高纯高导电的银电极薄膜。
6.作为本方案的一种改进：所述前置放大器由第一电容c1、第一阻抗r1、第一运算放大器a1组成。其中，所述第一压电陶瓷的上表面引出导线，并对接第一运算放大器a1的负极输入端，所述第二压电陶瓷的下表面引出导线，并对接第一运算放大器a1的正极输入端，且该端接地，所述第一压电陶瓷的上表面引出的导线以及所述第二压电陶瓷的下表面引出的导线构成所述前置放大器的输入端，第一阻抗r1的其中一端连接第一运算放大器a1的负极输入端，第一阻抗的r1的另一端连接第一运算放大器a1的输出端，第一电容c1的其中一端
对接第一阻抗r1的其中一端，第一电容c1的另一端对接第一阻抗r1的另一端，第一电容c1的另一端、第一阻抗r1的另一端以及第一运算放大器a1的输出端三者构成前置放大器的输出。
7.作为本方案的一种改进：所述放大电路包括第二阻抗r2、第三阻抗r3、第四阻抗r4、第五阻抗r5、第六阻抗r6、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、npn型晶体管t1、放大电路电源vcc。其中，所述前置放大器的输出端对接第二电容c2的其中一端，第二电容c2的另一端、npn型晶体管t1的基极、第二阻抗r2的其中一端、第四阻抗r4的其中一端对接，构成所述放大电路的输入端，第二阻抗r2的另一端对接第三阻抗r3的其中一端后连接放大电路电源vcc，npn型晶体管t1的集电极对接第三阻抗r3的另一端后连接第三电容c3的其中一端，第三电容c3的另一端对接第六阻抗r6的其中一端，且该端作为放大电路的正极输出端，npn型晶体管t1的发射极对接第五阻抗r5的其中一端，且该端对接第四电容c4的其中一端，第四阻抗r4的另一端、第五阻抗r5的另一端、第四电容c4的另一端以及第六阻抗r6的另一端相连后接地，第六阻抗r6的另一端构成放大电路的负极输出端。
8.作为本方案的一种改进：所述整流电路包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第七阻抗r7。其中，放大电路的正极输出端和放大电路的负极输出端构成整流电路的输入端，第一二极管d1的阴极对接第二二极管d2的阳极后对接放大电路的正极输出端，第三二极管d3的阴极对接第四二极管d4的阳极后对接第六阻抗r6的另一端，第一二极管d1的阳极对接第三二极管d3的阳极后连接第七阻抗r7的其中一端，第二二极管d2的阴极对接第四二极管d4的阴极后连接第七阻抗r7的另一端，且该端构成整流电路的输出端。
9.作为本方案的一种改进：所述整流电路的输出端连接所述开关的其中一端，所述开关的另一端通过所述第二外壳上的小孔连接所述电磁铁的其中一端，所述电磁铁的另一端接地。
10.与现有技术相比本实用新型具有的有益效果：
11.采用新的系统架构设计，应用设于压电模块中的基座、第一外壳、第一压电陶瓷、第二压电陶瓷、弹性金属片、质量块、弹簧、螺栓，实现系统对电磁铁的供电，使电磁铁产生一个磁场，磁流变弹性体的力学性能，特别是耗能特性因为磁场的作用得到增强，从而实现椅子的减震。本实用新型具有设计精巧，通用性强的特点，通过压电模块给电磁铁供电，结构简单，制造容易，能够实现椅子的减震，适宜轿车客车工具车战车野外作业车和火车的使用。
附图说明
12.图1为本实用新型具体实施方式提供的一种基于压电陶瓷的车辆减震椅系统的结构示意图。
13.附图标记列表：1、基座；2、第一外壳；3、第一压电陶瓷；4、第二压电陶瓷；5、弹性金属片；6、质量体；7、弹簧；8、螺栓；9、靠背；10、靠垫；11、扶手；12、扶手支架；13、第二外壳；14、坐垫；15、磁流变弹性体；16、电磁铁；17、开关。
具体实施方式
14.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
15.如图1所示，一种基于压电陶瓷的车辆减震椅系统，包括车辆减震椅系统以及与车辆减震椅系统连接的压电模块、前置放大器、放大电路、整流电路，所述压电模块与前置放大器电性连接，所述前置放大器与放大电路电性连接，所述放大电路与整流电路电性连接，所述车辆减震椅系统还包括有靠背9、靠垫10、扶手11、扶手支架12、第二外壳13、坐垫14、磁流变弹性体15、电磁铁16、开关17，所述压电模块包括有基座1、第一外壳2、第一压电陶瓷3、第二压电陶瓷4、弹性金属片5、质量块6、弹簧7、螺栓8，其中，所述第一外壳2与所述基座1刚性连接，所述第一外壳2上开有两个小孔，所述第一压电陶瓷3的下表面通过导电胶与所述弹性金属片5的上表面连接，所述第二压电陶瓷4的上表面通过导电胶与所述弹性金属片5的下表面连接，所述第二压电陶瓷4放置在所述基座1的上表面，所述质量块6放置在所述第一压电陶瓷3的上表面，所述弹簧7与所述螺栓8刚性连接，所述螺栓8与所述基座1连接，所述弹簧7对所述质量块6施加一个预紧力，使得所述质量块6与所述第一压电陶瓷3紧密压实，所述靠垫10安装在所述靠背9上，所述扶手11与所述靠背9刚性连接，所述扶手支架12与所述扶手11刚性连接，所述第二外壳13与所述扶手支架12刚性连接，所述第二外壳13上开有一个小孔，所述坐垫14安装在所述第二外壳13上，并与所述靠背9连接，所述磁流变弹性体15放置在所述第二外壳13内部，所述电磁铁16放置在所述磁流变弹性体15的内部中央，所述开关17连接所述整流电路所述电磁铁16。
16.在实际应用当中，压电陶瓷的内阻很高，要有效放大其微弱输出信号必须实现阻抗匹配，所以要选择输入阻抗高的前置放大器，将压电陶瓷的高阻抗电荷信号变成低阻抗电压信号，传输过程损失小，且容易被下一级电路吸收。
17.在实际应用当中，放大电路对前置放大器的输出电流进一步放大。
18.在实际应用当中，第一压电陶瓷3的上表面和第二压电陶瓷4的下表面都涂有高纯高导电的银电极薄膜。
19.在实际应用当中，第一压电陶瓷3的下表面、第二压电陶瓷4的上表面通过导电胶与弹性金属片5连接。
20.在实际应用当中，压电陶瓷采用串联法连接，使得输出电压变为单个压电陶瓷输出电压的两倍。
21.在实际应用当中，如图1所示，针对前置放大器，具体设计包括第一电容c1、第一阻抗r1、第一运算放大器a1。其中，所述第一压电陶瓷3的上表面引出导线，并对接第一运算放大器a1的负极输入端，所述第二压电陶瓷4的下表面引出导线，并对接第一运算放大器a1的正极输入端，且该端接地，所述第一压电陶瓷3的上表面引出的导线以及所述第二压电陶瓷4的下表面引出的导线构成所述前置放大器的输入端，第一阻抗r1的其中一端连接第一运算放大器a1的负极输入端，第一阻抗的r1的另一端连接第一运算放大器a1的输出端，第一电容c1的其中一端对接第一阻抗r1的其中一端，第一电容c1的另一端对接第一阻抗r1的另一端，第一电容c1的另一端、第一阻抗r1的另一端以及第一运算放大器a1的输出端三者构
成前置放大器的输出端。
22.在实际应用当中，如图1所示，针对放大电路，具体设计包括第二阻抗r2、第三阻抗r3、第四阻抗r4、第五阻抗r5、第六阻抗r6、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、npn型晶体管t1、放大电路电源vcc。其中，所述前置放大器的输出端对接第二电容c2的其中一端，第二电容c2的另一端、npn型晶体管t1的基极、第二阻抗r2的其中一端、第四阻抗r4的其中一端对接，构成所述放大电路的输入端，第二阻抗r2的另一端对接第三阻抗r3的其中一端后连接放大电路电源vcc，npn型晶体管t1的集电极对接第三阻抗r3的另一端后连接第三电容c3的其中一端，第三电容c3的另一端对接第六阻抗r6的其中一端，且该端作为放大电路的正极输出端，npn型晶体管t1的发射极对接第五阻抗r5的其中一端，且该端对接第四电容c4的其中一端，第四阻抗r4的另一端、第五阻抗r5的另一端、第四电容c4的另一端以及第六阻抗r6的另一端相连后接地，第六阻抗r6的另一端构成放大电路的负极输出端。
23.在实际应用当中，如图1所示，针对整流电路，具体设计包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第七阻抗r7。其中，放大电路的正极输出端和放大电路的负极输出端构成整流电路的输入端，第一二极管d1的阴极对接第二二极管d2的阳极后对接放大电路的正极输出端，第三二极管d3的阴极对接第四二极管d4的阳极后对接第六阻抗r6的另一端，第一二极管d1的阳极对接第三二极管d3的阳极后连接第七阻抗r7的其中一端，第二二极管d2的阴极对接第四二极管d4的阴极后连接第七阻抗r7的另一端，且该端构成整流电路的输出端。
24.在实际应用当中，当汽车行驶时，可以有选择得将开关17闭合。汽车行驶产生的震动会导致基座1和外壳2一起发生运动，而由于基座1和质量块6的刚度较大，而质量块6的质量相对较小，可以认为质量块6的惯性很小。因此质量块6受到与基座1相同的运动，并受到与加速度相反的惯性力的作用，这样，质量块6就有一正比于加速度的应变力作用在第一压电陶瓷3和第二压电陶瓷4上，从而在第一压电陶瓷3的上表面和第二压电陶瓷4的下表面产生交变电荷电压。当加速度频率远低于压电模块的固有频率时，压电模块的输出电压与作用力成正比，即与加速度成正比。压电模块输出的电压经过前置放大器、放大电路、整流电路后输入给电磁铁16，电磁铁16得到电流后会产生一个磁场。由于磁流变弹性体15在受到磁场后，力学性能会发生改变，特别是磁流变弹性体15的耗能特性发生改变，从而对椅子进行减震。
25.上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。