具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1～4所示，一种基于超构材料的主动减振装置，所述减震装置包括主动减震模块1和被动减震模块2，所述主动减震模块1包括减震基体7，所述减震基体7上开设有多个弹簧槽3，所述减震基体7的中部开设有安装槽5，所述安装槽5内设置有位移放大机构18，所述位移放大机构18内设置压电陶瓷作动器4；

所述被动减震模块2设置在主动减震模块1的底部。本发明采用被动隔振加主动隔振的方案对装置进行减震，被动隔振加主动隔振为独立的部分，主动隔振采用压电陶瓷作动器4作为输出部件，压电陶瓷作动器4基于压电材料的逆压电效应，在施加电压的情况下会产生形变输出，在进行减震时根据震动的大小和频率来通过控制器控制压电陶瓷作动器4产生形变来抑制震动，采用压电陶瓷作动器4作为形变元件，体积小，响应速度快，机电转换效率高、低功耗、控制精度高，能很好的抑制震动；减震基体7为刚性元件，采用弹簧钢材料，弹簧槽3为沿水平面切割的多个槽，如图2所示，多个槽不在同一水平面内，相邻的弹簧槽3错位设置，即一个槽与侧壁连通，相邻的槽不与侧壁连通，其中，从上往下第一个和第三个弹簧槽3连通，连通的弹簧槽3为不与减震基体7侧壁连通的槽，这样多个弹簧槽3就形成了垂向弹性结构，通过垂向弹性结构与压电陶瓷作动器4的配合就能实现主动减震，传感器检测到震动时，控制压电陶瓷作动器4的输出频率和形变大小，与震动的频率和震动大小对应，输出与震动相反的形变就能实现震动抑制，本实施例中为了使主动减震模块1能适应更大范围幅度的减震，在安装槽5内设置位移放大机构18，将压电陶瓷作动器4置于位移放大机构18，通过位移放大机构18将压电陶瓷作动器4的输出放大，即增大压电陶瓷作动器4输出的形变，这样就可以使主动减震模块1能适应大幅度单位的震动，适用范围广。

进一步的，所述压电陶瓷作动器4包括多个压电陶瓷片6，多个所述压电陶瓷片6堆叠形成压电陶瓷作动器4。本实施例采用多个压电陶瓷片6堆叠的结构，在进行主动减震时多个压电陶瓷片6均能输出形变，这样多个压电陶瓷片6产生的形变力叠加就能输出足够的力来进行主动减震，减震的效果更好。

进一步的，所述被动减震模块2采用负泊松比蜂窝结构。本实施中被动减震模块2采用的是负泊松比超材料，其形状为负泊松比蜂窝结构，采用45号钢线切割成蜂窝状，负泊松比蜂窝由于其特殊的拉胀特性—受拉伸时，材料在弹性范围内横向发生膨胀；受压缩时，横向反而发生收缩，因而比正泊松比的蜂窝有着更好的消音吸振功能，负泊松比蜂窝结构可对中高频率的振动的削弱，目的是降低机床在工作过程中由地基传到工作台的振动；主动减振是利用隔振来减弱由于加工过程中刀具加工工件产生的振动，这样主动减振和被动减振的结合，能够实现对更宽频带振动的控制。

进一步的，所述弹簧槽3设置在安装槽5的两侧，压电陶瓷作动器4工作输出形变时最终作用在弹簧槽3构成的垂向弹性结构上，使其变形进行主动减震。

进一步的，所述压电陶瓷作动器4置于安装槽5内时弹簧槽3处于垂向拉伸状态，向压电陶瓷作动器4施加垂直方向的预压力，以防止压电陶瓷作动器4受到拉伸应力的作用而造成其损坏。

进一步的，所述的安装槽5为六边形结构。压电陶瓷作动器4工作，使位移放大机构18输出形变，作用在安装槽5的侧壁上，使安装槽5产生形变，安装槽5形变使弹簧槽3相应形变来进行减震。

进一步的，所述的位移放大机构18包括位移输入杆10、支撑座16、第一杠杆12、第二杠杆11、第一拉杆13和第二拉杆17，所述第一杠杆12和第二杠杆11竖直对称连接在位移输入杆10的上下两端，所述第一拉杆13通过柔性铰链连接在第一杠杆12远离与位移输入杆10连接的一端，所述第二拉杆17通过柔性铰链连接在第二杠杆11远离与位移输入杆10连接的一端，所述第一拉杆13和第二拉杆17水平设置，所述第一拉杆13和第二拉杆17的另一端分别通过柔性铰链连接在安装槽5的同一侧内侧壁上，所述支撑座16设置在第一杠杆12和第二杠杆11的一侧，所述第一杠杆12和第二杠杆11靠近与位移输入杆10连接的一端分别通过柔性铰链与支撑座16连接形成杠杆结构，所述位移输入杆10与支撑座16之间形成容纳槽，所述压电陶瓷作动器4置于所述容纳槽内，所述压电陶瓷作动器4的形变方向为水平方向，所述支撑座16的两端通过柔性铰链连接在安装槽5内侧壁上。本实施例中支撑座16的与位移输入杆10相对的一侧均设置有凹槽，支撑座16上的凹槽和位移输入杆10上的凹槽构成容纳槽，压电陶瓷作动器4置于容纳槽，压电陶瓷作动器4的左右两端分别抵在支撑座16和位移输入杆10上，压电陶瓷作动器4工作时其长度在水平方向伸长，然后带动位移输入杆10水平方向上向右位移，此时位移输入杆10带动第一杠杆12和第二杠杆11的一端向右位移，由于第一杠杆12和第二杠杆11与支撑座16通过柔性铰链连接，这样在第一杠杆12和第二杠杆11的一端向右位移时，第一杠杆12和第二杠杆11的另一端向左位移，由于第一杠杆12和第二杠杆11与支撑座16连接的部位不在中部，且第一杠杆12与支撑座16的部位到与第一拉杆13连接的点的距离大于到与位移输入杆10连接的距离，这样就形成杠杆的结构，第一杠杆12与位移输入杆10连接的一端位移的距离要小于与第一杠杆12与第一拉杆13连接的一端的位移距离，第二杠杆11同理也形成杠杆结构，这样第一杠杆12向左移动的一端通过第一拉杆13拉动安装槽5的侧壁，第二杠杆11向左移动的一端通过第二拉杆17拉动安装槽5的侧壁，通过第一拉杆13和第二拉杆17分别同时拉动安装槽5的同一侧壁的上下两端，迫使安装槽5在竖直方向内形变，这样就能使弹簧槽3形变来抵抗震动，压电陶瓷作动器4水平形变时，带动第一拉杆13和第二拉杆17拉动安装槽5的同一侧壁，第一拉杆13和第二拉杆17给安装槽5的同一侧壁施加一个水平方向向左的力，其中第一拉杆13和第二拉杆17与安装槽5的连接位置在安装槽5右侧竖直侧边与相邻的斜边连接处，在连接处施加水平向左的力，这样就能使与竖直侧边相邻的斜边变形，形变的方向为竖直方向，这样安装槽5的向下两侧均产生竖直方向内的形变，就能进行主动减震，产生的形变是微米级的形变，本实施例中可以通过改变第一杠杆12和第二杠杆11的与支撑座16的连接位置来改变位移放大机构18的放大倍数，来适应不同的需求，也可以弥补压电陶瓷作动器4行程的不足。

进一步的，所述安装槽5左右两侧壁一侧的减震基体7上设置开设在有横向减震槽，每侧设置有两个横向减震槽，同一侧的两个减震槽分别设置在安装槽5侧边的两端，所述的横向减震槽内均设置有辅助压电陶瓷作动器14，所述辅助压电陶瓷作动器14形变的方向为竖直方向。本实施例还在安装槽5的两侧设置辅助压电陶瓷作动器14，同一侧的两个辅助压电陶瓷作动器14在竖直方向内形变，产生竖直方向的内，这时两个辅助压电陶瓷作动器14产生的相向的力会迫使安装槽5竖直方向的侧壁形变，产生横向的形变，这个横向的形变用于对横向的震动进行主动减震，机床在加工物体时，除了竖直方向的震动，还有水平方向的震动，本实施例通过设置辅助压电陶瓷作动器14对水平方向的震动进行主动减震，配合压电陶瓷作动器4使用，就能同时对水平方向和垂直方向的震动进行减震，减震的效果更好，有利于提高机床的加工精度。

同时在安装槽5竖直的两侧壁的两端开设弧形的槽，便于横向形变。

进一步的，多个所述压电陶瓷片6水平方向堆叠。本实施中的压电陶瓷作动器4只对垂直方向上的震动进行减震，压电陶瓷作动器4产生的形变在水平方向上，采用堆叠的方式，使多个压电陶瓷片6均产生水平方向的动力。

本发明的减震装置配合多个传感器8使用，多个所述传感器8设置在需要减震的设备上，且多个传感器分布在主动减振装置的两侧，所述传感器8与控制器连接，所述控制器与压电陶瓷作动器4连接。传感器8可以采用mems三轴加速度计ADXL345，其具有极小的质量和体积；低功耗，大部分器件处于电静态；小的热常数，可用较低功率来维持温度，节约能源；抗震动、抗冲击和抗福射，从而保证了系统的可靠性；高集成度，在一个芯片上集成了多种功能，从而大大简化了系统的结构；批量制造，低成本，可大批量生产；控制器部分是基于FPGA的控制器，特点是体积小，功耗低，可靠性高，成本低；三轴加速度计ADXL345检测到设备震动后，控制器收集三轴加速度计ADXL345检测的数据，并进行数据的处理，然后控制压电陶瓷作动器4工作进行主动减震。应用在机床上时，可以在机床与地基之间设置多个减震装置，减少加工过程中产生的振动，本发明的减震装置主要应用于高精度的加工机床，如五轴数控机床，通过减震装置进行减震，提高加工精度。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。