[發明專利]可精確調控負剛度的隔振裝置及設計方法

在審

• 申請號: 202210972630.X
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115654049A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 鄒冬林;饒柱石;薛林;徐江海;塔娜
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F16F3/04
• 分類號: F16F3/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種可精確調控負剛度的隔振裝置，其特征在于，包括隔振器和負剛度調控機構；

所述隔振器，用于承載待隔振設備并對所述待隔振設備進行減振；

所述負剛度調控機構用于精確調控隔振器的負剛度，包括滾道、滾動件、第一直線限位機構、水平彈簧以及垂直升降平臺；

所述滾道固定在所述隔振器的側面；所述水平彈簧通過所述第一直線限位機構連接所述滾動件；所述滾動件的外壁面在所述水平彈簧預壓縮力作用下緊密貼合所述滾道；

所述滾動件通過所述第一直線限位機構固定在所述垂直升降平臺上，在所述垂直升降平臺的作用下，所述滾動件在滾道上的初始位置能夠被精確調節。

2.根據權利要求1所述的可精確調控負剛度的隔振裝置，其特征在于，還包括預緊螺母；

所述預緊螺母固定在所述垂直升降平臺上，所述預緊螺母通過所述水平彈簧連接所述第一直線限位機構，用于使所述水平彈簧產生需求的預壓縮力。

3.根據權利要求1所述的可精確調控負剛度的隔振裝置，其特征在于，所述第一直線限位機構采用直線導軌滑塊機構，所述直線導軌滑塊機構包括直線導軌和滑塊機構；

所述滑塊機構固定在所述垂直升降平臺；所述直線導軌設置在所述滑塊機構中，能夠沿所述滑塊機構按直線滑動。

4.根據權利要求1所述的可精確調控負剛度的隔振裝置，其特征在于，所述隔振器包括隔振平臺、支撐彈簧以及第二直線限位機構；

所述隔振平臺，用于承載待隔振設備；所述隔振平臺一方面通過多根支撐彈簧連接一基座，另一方面通過所述第二直線限位機構連接所述基座；

所述第二直線限位機構，用于確保支撐彈簧不會發生彎曲變形。

5.根據權利要求1所述的可精確調控負剛度的隔振裝置，其特征在于，所述滾動件采用軸承；

所述水平彈簧通過所述直線導軌滑塊機構連接所述軸承的內圈；所述軸承的外圈緊密貼合所述滾道。

6.根據權利要求4所述的可精確調控負剛度的隔振裝置，其特征在于，所述第二直線限位機構采用直線軸承或直線導軌滑塊機構。

7.根據權利要求1所述的可精確調控負剛度的隔振裝置，其特征在于，所述負剛度調控機構的數量可為多個；

多個所述負剛度調控機構的滾道固定在所述隔振器中隔振平臺的多個側面上；

每一所述負剛度調控機構中滾動件的外壁面緊密貼合對應的所述滾道。

8.根據權利要求1所述的可精確調控負剛度的隔振裝置，其特征在于，所述滾道的輪廓曲線與需定制的非線性力間存在如下關系：

其中，x為振動平臺振動位移；F_h(x)為需定制的非線性力；K_h為水平彈簧剛度；x₀為水平彈簧的預壓縮量。

9.根據權利要求4所述的可精確調控負剛度的隔振裝置，其特征在于，所述第二直線限位機構位于多個所述支撐彈簧圍成的中心區域或位于所述隔振器側面。

10.一種可精確調控負剛度的隔振裝置的設計方法，其特征在于，包括如下步驟；

步驟S1：根據隔振對象的振動方程，以隔振性能最優為目標，優化設計隔振平臺在振動方向上所受合力F_all(x)的最優形式；

步驟S2：由F_all(x)形式可確定需要定制的非線性力F_h(x)表達式；

步驟S3：選擇水平彈簧剛度K_h，水平彈簧的預壓縮量x₀以及豎直總彈簧剛度K_v；

步驟S4：根據所述非線性力F_h(x)和所述水平彈簧剛度K_h，水平彈簧的預壓縮量x₀以及豎直總彈簧剛度K_v確定滾動軸承中心軌跡S(x)；

步驟S5：根據軸承中心點軌跡S(x)與滾道輪廓曲線之間的關系確定滾道輪廓曲線并按所述滾道輪廓曲線加工滾道。