[發明專利]一種慣容器與阻尼同軸并聯的一體式減振器裝置

無效

• 申請號: 201110360046.0
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102494080A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 陳龍;楊曉峰;張孝良;汪若塵
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F16F15/173
• 分類號: F16F15/173
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

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技術領域

本發明涉及一種減振器裝置，特指慣容器與阻尼同軸并聯的一體式減振器裝置。?

背景技術

根據機械系統與相應的電路系統在簡諧激勵條件下的數學模型（即描述它們的動態特性的微分方程或傳遞函數）具有相同的形式這一特點，歷史上曾提出過兩類不同的機電模擬理論。第一類機電模擬是以力與電壓相似，速度與電流相似為基礎，建立起機械系統的質量、阻尼和彈簧元件分別與電路系統的電感、電阻和電容元件相對應的模擬關系，并由此引出“機械阻抗”的概念；第二類機電模擬和“機械導納”的概念是以力與電流相似，速度與電壓相似為基礎，建立起機械系統的質量、阻尼和彈簧元件分別與電路系統的電容、電阻和電感元件相對應的模擬關系。由于使用上的方便，現在主要采用的是第二類機電模擬理論。?

在實際應用過程中，人們發現機械系統中的質量元件，根據牛頓第二運動定律的定義，其加速度必須以慣性坐標系為基礎（這就說明質量元件屬于單端點元件）。這一特點使得質量元件有別于其他元件均具有兩個獨立、自由的端點（即兩個端點均不受特定參考系的限制），造成了機械網絡與電路網絡的不完全對等。從而，機電模擬理論在運用上收到極大的限制。?

針對該現象，一種名為慣容器的機械裝置應運而生。如同機械系統中的彈簧和阻尼器一樣，這種裝置不需要以慣性坐標系為參考系，是一種真正的兩端點元件，它兩端的受力正比于相應兩端的加速度，其比例常數稱為“慣質系數”，單位為千克。由于慣容器具有實現方法多樣，并能以較小質量達到較大慣性質量，以及空間布置靈活等特點，現已研究用于車輛懸架、火車懸架和建筑物防震系統中，結果顯示系統的性能得到顯著提高。?

在新的機電模擬理論中，通過采用該裝置代替傳統的質量元件，使得機械與電路系統中相模擬的元件嚴格對等，從而解決了機電模擬理論運用上的難題。該裝置可廣泛用于隔振技術領域，如車輛懸架、火車懸架、建筑物防震和吸收動力機械振動等方向。?

慣容器的動力學方程為???????????????????????????????????????????????????，其中F表示施加在兩端點上的力、b表示慣質系數（其單位為kg）、???和???表示兩端點的加速度，慣質系數可由慣容器的具體結構和飛輪的轉動慣量而計算出。?

通過慣容器的動力學方程可以看出，慣容器在物理意義上，具有以較小實體質量而實現較大慣性質量（虛質量）的作用。將這一特點應用于車輛懸架設計，可以起到提高懸架簧載質量的同時而又不增加車身自重的效果，從而提高車輛平順性、舒適性和穩定性等一系列性能。?

慣容器是被動機械裝置，其實現方式多樣。在車輛懸架應用方面，慣容器的布置需要克服許多工程實際問題，比如，底盤內可供慣容器布置的空間較小、慣容器和阻尼的工作行程有限、汽車輕量化需求等。?

為了克服慣容器在車輛懸架應用中的限制，考慮到實際應用中也很難通過機電模擬理論，將復雜機械網絡（由任意多個彈簧、阻尼和慣容器元件所組成的機械網絡）布置在車輛懸架中，而應該采用較為簡單的結構。同時，在車輛工程應用中懸架彈簧的布置具有較大的靈活性，故減振器設計中可暫不考慮設置彈簧。?

在機械元件中，滾珠絲杠裝置可以將絲桿的繞軸向旋轉運動轉換成滾珠絲杠螺母的沿軸向的直線運動，也可將絲桿的軸向直線運動轉換成滾珠絲杠螺母的旋轉運動，即絲桿和滾珠絲杠螺母均可作為主動件或從動件。這一結構特點對于實現慣容器功能起到關鍵作用。?

發明內容

本發明設計出一種慣容器與阻尼同軸并聯的一體式減振器裝置，將慣容器運用于懸架設計，以提高車輛的綜合性能；通過慣容器與阻尼的同軸并聯方式，以克服車輛底盤內機械元件布置空間較小和工作行程有限的缺點；通過將慣容器與阻尼一體式設計，使得該裝置元件化，便于在車輛工程中的制造和應用。?

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：通過機電模擬理論，采用慣容器與阻尼直接并聯，該結構布置簡單可行，也最可能在車輛懸架中實現。同時，運用滾珠絲杠裝置的結構特點，在滾珠絲杠螺母上同軸固定飛輪，將滾珠絲杠螺母限位旋轉以實現慣容器功能。?