[發(fā)明專利]一種壓縮彈簧式六自由度準(zhǔn)零剛度隔振器及其設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610424621.1
• 申請日: 2016-06-14
• 公開（公告）號: CN105889385B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭宜生;趙嗣瑜;張希農(nóng);徐斌斌;路廣霖;張旭
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F16F7/104
• 分類號: F16F7/104;F16F3/04
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61215
• 代理人: 何會俠

1.一種壓縮彈簧式六自由度準(zhǔn)零剛度隔振器，其特征在于：包括固定的外框架(1)、設(shè)置在外框架(1)內(nèi)的被隔振箱體(2)以及分別分布于被隔振箱體(2)的六個面上連接外框架(1)和被隔振箱體(2)的隔振模塊(3)；Oz方向?yàn)槌休d方向，被隔振箱體(2)頂部和底部的面上的隔振模塊(3)承受被隔振箱體(2)的重量；所述隔振模塊(3)包括與外框架(1)固定的框架(3.1)，與被隔振箱體(2)固定的連接件(3.2)，所述框架(3.1)內(nèi)部垂向有一垂向壓縮彈簧(3.3)，側(cè)向有四個相同的側(cè)向壓縮彈簧，分別為第一側(cè)向壓縮彈簧(3.4)、第二側(cè)向壓縮彈簧(3.5)、第三側(cè)向壓縮彈簧(3.6)和第四側(cè)向壓縮彈簧(3.7)，四個相同的壓縮彈簧與框架(3.1)和連接件(3.2)之間均通過關(guān)節(jié)軸承(3.8)連接，保證壓縮彈簧相對框架(3.1)和連接件(3.2)均能夠自由轉(zhuǎn)動；所述六自由度準(zhǔn)零剛度隔振器具有對稱性，故三個平動方向具有相同的恢復(fù)力特性，三個轉(zhuǎn)動方向具有相同的恢復(fù)力矩特性。

2.權(quán)利要求1所述一種壓縮彈簧式六自由度準(zhǔn)零剛度隔振器的設(shè)計方法，其特征在于：

初步設(shè)計時，不考慮隔振器的承載，此時六個隔振模塊(3)具有相同的物理參數(shù)和幾何參數(shù)，當(dāng)考慮承載時，只需要調(diào)節(jié)被隔振箱體(2)頂部和底部的面上的隔振模塊(3)的垂向壓縮彈簧(3.3)的壓縮量；

當(dāng)所述的六自由度準(zhǔn)零剛度隔振器不承載時，假設(shè)所述的被隔振箱體(2)的邊長為2a；所述的垂向壓縮彈簧(3.3)的剛度為k₁，壓縮后的長度為L₁，壓縮量為ΔL₁；所述四個相同的側(cè)向壓縮彈簧的剛度為k₂，壓縮后的長度為L₂，壓縮量為ΔL₂；

要在平動方向和轉(zhuǎn)動方向達(dá)到準(zhǔn)零剛度特性，只需滿足如下兩個條件：

K＝2k₁·(1-2·ΔL₁/L₁)+8k₂·(1-2·ΔL₂/L₂)＝0公式(1.1)

K_θ＝-4k₁a·(a+L₁)·ΔL₁/L₁+8k₂a²·(1-ΔL₂/L₂)＝0公式(1.2)

當(dāng)所述六自由度準(zhǔn)零剛度隔振器承載時，假設(shè)承載重量為mg，則被隔振箱體(2)頂部面V上的隔振模塊(3)的垂向壓縮彈簧(3.3)的壓縮量修改為ΔL₁-ΔL，底部面VI上的隔振模塊(3)的垂向壓縮彈簧(3.3)的壓縮量修改為ΔL₁+ΔL，隔振器的其他參數(shù)不變；此時，隔振器的準(zhǔn)零剛度條件不發(fā)生改變；為了平衡承載重量，增加如下關(guān)系

ΔL＝mg/(2k₁)公式(1.3)

所述的六自由度準(zhǔn)零剛度隔振器，在滿足準(zhǔn)零剛度的條件下，通過增大比值L₂/L₁來降低恢復(fù)剛度、恢復(fù)扭轉(zhuǎn)剛度的非線性程度，避免影響隔振性能。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)計方法，其特征在于：各參數(shù)按如下方式選取

k₂/k₁＝0.25,ΔL₁/L₁＝0,ΔL₂/L₂＝1公式(1.4)

此時垂向壓縮彈簧(3.3)的壓縮量為零。