[發明專利]一種基于凸輪—滾子機械原理的多級隔振平臺

有效

• 申請號: 201911156682.4
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110953279B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 趙峰;季進臣;葉侃;駱泉添;謝歡
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: F16F7/116
• 分類號: F16F7/116
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 鄭園

本發明公開了一種基于凸輪—滾子機械原理的多級隔振平臺，包括固定座I、固定設置在固定座I上的豎向導桿、套在豎向導桿上的垂直彈簧、設在固定座I上方的載物平臺，垂直彈簧一端與固定座I固定連接，垂直彈簧的另一端通過活動支撐件與載物平臺下部連接；活動支撐件兩側對稱設有凸輪組件，活動支撐件與豎向導桿的上部活動連接；凸輪組件的一側與活動支撐件可拆卸連接，凸輪組件的另一側設有凸輪組，凸輪組與橫向導桿一側的滾子相配合；橫向導桿通過調節支撐件與固定座II活動連接；橫向導桿上套有橫彈簧，橫彈簧的一端與橫向導桿固定連接，橫彈簧的另一端與調節支撐件固定連接。本發明可針對不同質量達到完全隔震，且制造安裝簡單可靠、易調節。

技術領域

本發明屬于隔振技術領域，具體涉及一種基于凸輪—滾子機械原理的多級隔振平臺。

背景技術

所謂準零剛度減振器，即具有高靜態剛度和低動態剛度特性的隔振平臺，高靜態剛度意味著高承載能力或較小的靜載變形，低動態剛度表示較低或接近于0的自然頻率。這種特性的減振器主要是解決傳統由質量m和剛度k構成的線性減振器產生的如下問題，線性減振器的有效隔振頻率大于根號2倍的自然頻率因此如果要獲得較寬的隔振頻帶范圍，則線性減振器的剛度k需要無限小(自然頻率更接近于0)，但會引起極大的靜態變形。因此，開發了具有高靜態剛度和低動態剛度的準零剛度減振器。

準零剛度減振器的高靜態剛度和低動態剛度特性，產生于負剛度結構產生負剛度和正剛度結構產生的正剛度相互抵消使動態剛度為零，同時保持較高的靜承載能力。根據負剛度結構類型不同，準零剛度減振器的類型也不同，目前已有多種類型的準零剛度減振器。由螺旋彈簧構成的準零剛度減振器是一種典型的結構，在靜平衡點極窄的附近具有較好的零剛度特性，當振動位移偏離靜態平衡點位置較大時，將失去準零剛度特性，導致隔振失效。這也是其它類型準零剛度減振器所具有的共性缺陷。

2015年孟令帥公布的新型準零剛度隔振器的設計和特性研究中，提到一種單組斜彈簧構成的準零剛度(quazi-zero stiffness,QZS)減振器，如圖3所示，但這種準零剛度特性的減振器僅維持在靜平衡點附近極窄的范圍。比如2008年Ivana Kovacic公布的A studyof a nonlinear vibration isolator with a quasi-zero stiffness characteristic研究，對單組斜彈簧進行了徹底的研究，給出了這種彈簧的準零剛度特性，如圖4所示，圖中橫坐標為位移、縱坐標為剛度，虛線表示斜彈簧無壓縮無非線性的準零剛度曲線，點劃線表示斜彈簧有壓縮無非線性的準零剛度曲線，實線表示斜彈簧有壓縮有非線性的準零剛度曲線，單組斜彈簧的準零剛度特性僅維持在靜平衡位置較小的范圍，比如在0.5位置，最好的剛度值大概在0.34左右。

另外，現有類型的準零剛度減振器均對于隔振件的質量高度敏感，質量的輕微變化會導致隔震效果的大幅度削弱，或者針對頻率大幅度變化，且對于低頻震動無法起到預計效果。Chao-Chieh Lan等人在2014年公布的Design and experiment of a compactquasi-zero-stiffness isolator capable of a wide range of loads研究中提出一種主動調節的減振器方案來適應質量的變化。Abolfathi,A.等人在2015年公布了On theeffects of mistuning a force-excited system containing a quasi-zero-stiffnessvibration isolator，研究準零剛度減振器針對非對應質量的減震效果變化。在中國專利CN203641365U中公開了一種準零剛度隔振器，零剛度隔震效果基于準零剛度減振器特性上有了進一步的提高，在有效區間內，動態剛度完全為零，達到了針對單一質量完美隔震的效果，但是針對不同質量的隔振件隔振效果依然會減弱。

發明內容

針對準零剛度減振器對于非對應質量的減震效果減弱的問題，本發明利用凸輪和滾子機械可分離式特性，提出了一種基于凸輪—滾子機械原理的多級隔振平臺，解決了單一系統針對不同質量隔震/減震特性較差的問題。