[發(fā)明專利]準零剛度彈性節(jié)點及其構建方法、構建裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110274553.6
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113027968B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設計）人: 鞏永強;謝國貞;張朋
• 申請（專利權）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: F16F7/00
• 分類號: F16F7/00
• 代理公司: 青島清泰聯(lián)信知識產(chǎn)權代理有限公司 37256
• 代理人: 李祺

1.一種準零剛度彈性節(jié)點，其特征在于，包括：

外套；

正剛度元件，所述外套套設于所述正剛度元件上；

負剛度元件，內(nèi)置所述正剛度元件內(nèi)，發(fā)生振動時，通過所述負剛度元件產(chǎn)生的負剛度抵消所述正剛度元件產(chǎn)生的正剛度；

其中，所述正剛度元件包括：芯軸、彈性層及內(nèi)套，所述彈性層套設于所述芯軸上，所述內(nèi)套于所述彈性層上，所述外套套設于所述內(nèi)套上，發(fā)生振動時，所述芯軸、所述彈性層及所述內(nèi)套配合產(chǎn)生正剛度；

所述負剛度元件包括：

一橢球機構，沿垂直所述芯軸的軸向方向設置于所述內(nèi)套中，且連接于所述外套及所述內(nèi)套；及

二個彈簧機構，沿所述芯軸的軸向方向設置于所述芯軸中且位于所述橢球機構的兩側，發(fā)生振動時，所述橢球機構與二個所述彈簧機構配合產(chǎn)生負剛度；

其中，所述內(nèi)套上開設有對位設置的二個安裝孔，所述橢球機構包括：

底座，設置于一所述安裝孔上且連接于所述外套及所述內(nèi)套；

橢球桿件，其一端穿過另一所述安裝孔、所述彈性層及所述芯軸連接于所述底座，所述橢球桿件的另一端連接于所述外套及所述內(nèi)套；

其中，沿所述芯軸的軸向方向于所述芯軸內(nèi)開設有一通孔，二個所述彈簧機構設置于所述通孔中且位于所述橢球桿件的兩側，所述橢球桿件上設置有橢球部，發(fā)生振動時，二個所述彈簧機構與所述橢球部配合產(chǎn)生負剛度；

其中，每一所述彈簧機構包括：

安裝座，裝設于所述通孔的端部且連接于所述芯軸；

彈簧，其一端裝設于所述安裝座上；

作動頭，其一端連接于所述彈簧的另一端；

作動頭滾球，裝設于所述作動頭的另一端上，所述作動頭滾球對位于所述橢球部；

作動頭外套，套設于所述作動頭滾球上；

其中，發(fā)生振動時，二個所述作動頭滾球、二個所述彈簧及所述橢球部在垂直于所述芯軸的軸向方向上產(chǎn)生負剛度，從而抵消正剛度。

2.如權利要求1所述的準零剛度彈性節(jié)點，其特征在于，所述芯軸、所述彈性層和所述內(nèi)套經(jīng)過硫化工藝硫化為一體形成所述正剛度元件。

3.一種準零剛度彈性節(jié)點的構建方法，其特征在于，所述準零剛度彈性節(jié)點包括外套、正剛度元件及負剛度元件，所述構建方法用于構建上述權利要求1-2中任一項所述的準零剛度彈性節(jié)點，所述構建方法包括：

容許尺寸確定步驟：根據(jù)所述正剛度元件的芯軸和內(nèi)套上開設的安裝孔的尺寸，確定負剛度元件的彈簧機構和橢球機構的容許尺寸，根據(jù)所述容許尺寸確定所述彈簧機構的尺寸和所述橢球機構的尺寸；

剛度確定步驟：根據(jù)所述準零剛度彈性節(jié)點的內(nèi)部型面尺寸以及所述芯軸與所述內(nèi)套的內(nèi)部尺寸，確定所述準零剛度彈性節(jié)點的垂向、縱向和橫向剛度以匹配開孔前的垂向、縱向和橫向剛度；

預壓力調(diào)整步驟：調(diào)整所述彈簧機構的預壓力，獲得平衡位置的零剛度條件；

準零剛度確定步驟：根據(jù)所述零剛度條件調(diào)整布置在所述內(nèi)套的所述橢球機構中橢球部的參數(shù)，以匹配所述準零剛度彈性節(jié)點在垂向和縱向方向的準零剛度。

4.如權利要求3所述的構建方法，其特征在于，所述容許尺寸確定步驟包括：

根據(jù)外部安裝尺寸、所述芯軸與所述外套的內(nèi)部尺寸以及各方向的極限載荷，確定所述準零剛度彈性節(jié)點的強度并計算出極限的安裝孔尺寸，通過在極限范圍內(nèi)調(diào)整所述安裝孔尺寸，根據(jù)調(diào)整后的所述安裝孔尺寸確定所述彈簧機構的尺寸和所述橢球機構的尺寸。

5.如權利要求4所述的構建方法，其特征在于，所述剛度確定步驟包括：

根據(jù)所述正剛度元件的彈性層的厚度、所述芯軸內(nèi)部的型面尺寸、所述內(nèi)套的內(nèi)部尺寸以及彈性層材料的硬度，確定垂向、縱向和橫向剛度以匹配開孔前的垂向、縱向和橫向剛度。

6.如權利要求4所述的構建方法，其特征在于，所述預壓力調(diào)整步驟包括：

通過調(diào)整所述彈簧機構的彈簧和螺栓的參數(shù)以調(diào)整所述彈簧機構的預壓力，根據(jù)彈簧機構的預壓力及所述彈簧機構的作動頭滾球尺寸獲得平衡位置的所述零剛度條件。