[發明專利]基于二對斜彈簧的高線性共振頻率的準零剛隔振裝置

有效

• 申請號: 202010728158.6
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111853127B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 趙峰;陳鹿民;李一浩;何文斌;謝歡;田二林;李雨璐;盛淳情;任爽;曹得龍
• 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: 張真真

本發明提出了一種基于二對斜彈簧的高線性共振頻率的準零剛隔振裝置，包括二對斜彈簧組件、垂直彈簧組件、載物平臺組件和支撐結構；所述載物平臺組件與二對斜彈簧組件鉸接連接，載物平臺組件與垂直彈簧接觸連接，二對斜彈簧組件和垂直彈簧組件均通過螺栓與支撐結構固定連接。初始狀態，二對剛度、長度相同的斜彈簧的交點O位于上對斜彈簧固定點與靜平衡位置之間垂向范圍內；靜平衡位置位于上、下對斜彈簧固定點垂向距離的中點。本發明保持了寬準零剛度范圍的同時，使得初始位置到靜平衡位置的距離縮小，承載質量小；垂直彈簧剛度不變的情況下，線性自然頻率增大，增大準零剛度系統與對應線性系統的隔振頻帶差，大幅提升了準零剛度系統的隔振性能。

技術領域

本發明涉及機械結構隔振技術領域，特別是指一種基于二對斜彈簧的高線性共振頻率的準零剛隔振裝置。

背景技術

高靜態低動態隔振器由負剛度結構和正剛度結構組合構成，使負剛度抵消正剛度，使動態剛度達到準零狀態，同時保持較高的靜態承載能力。實現負剛度的結構類型有凸輪滾子、磁力彈簧、傾斜的螺旋彈簧或梁、板結構，以及桁架結構(X形)等。由于已有高靜態低動態隔振器，準零剛度范圍窄，隔振性能不理想，因此，申請號為201910863713.3的發明專利公開了一種雙對斜彈簧結構，明顯提升了準零剛度范圍，但實驗中發現，由于此種模型初始位置到靜平衡位置的距離大，承載質量大，剛度不變的情況下，對應線性系統的共振頻率低，則此種隔振模型隔振頻帶相比線性系統的隔振頻帶優越性不明顯。

發明內容

針對上述背景技術中存在的不足，本發明提出了一種基于二對斜彈簧的高線性共振頻率的準零剛隔振裝置，解決了現有技術中對應線性共振頻率小的技術問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于二對斜彈簧的高線性共振頻率的準零剛隔振裝置，包括斜彈簧組件、垂直彈簧組件、載物平臺組件和支撐結構；所述載物平臺組件與二對斜彈簧組件鉸鏈連接，載物平臺組件與垂直彈簧接觸連接，斜彈簧組件和垂直彈簧組件均與支撐結構通過螺栓固定連接；初始狀態下，二對斜彈簧組件的交叉點位于上對斜彈簧組件固定點與靜平衡位置垂向距離之間，此配置下，隔振裝置對應的剛度的計算公式為：

其中，表示斜彈簧與垂直彈簧的剛度比，k₁表示斜彈簧的線性剛度系數，k₂表示垂直彈簧的線性剛度系數，表示中間變量，表示中間變量，表示斜彈簧兩端鉸接點的無量綱水平距離，a表示斜彈簧兩端鉸接點之間的水平距離，h₁表示初始位置到上對斜彈簧固定點的垂向距離，表示無量綱位移，x表示初始狀態下從二對斜彈簧交叉點開始的位移，表示中間變量，表示中間變量，表示上對斜彈簧在初始狀態的無量綱壓縮量，δ表示上對斜彈簧在初始狀態的壓縮量，表示中間變量，表示中間變量，表示中間變量，表示中間參數，h表示初始位置到靜平衡位置之間的垂向距離，d表示上對斜彈簧的固定點到下對斜彈簧的固定點之間的垂直距離的一半，表示中間變量，表示中間變量，表示中間變量，表示下對斜彈簧在初始狀態的無量綱壓縮量，δ₁表示下對斜彈簧在初始狀態的壓縮量，表示中間變量p₅對無量綱位移的微分。

所述隔震裝置對應的力的計算公式為：

其中，表示無量綱力，f表示有量綱力。