專利名稱：一種基于正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，本實(shí)用新型適用于低頻激勵(lì)環(huán)境下的機(jī)器設(shè)備隔振，如車輛懸架、座椅、駕駛室、各種精密測(cè)量?jī)x器，以及建筑結(jié)構(gòu)抗震等。
技術(shù)背景線性隔振技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是在低頻激勵(lì)環(huán)境下(如車輛座椅、精密測(cè)量?jī)x器等)，線性隔振有著低頻隔振效果好和靜態(tài)位移大的矛盾，因此，在低頻隔振的研究中，被動(dòng)非線性隔振技術(shù)、主動(dòng)、半主動(dòng)隔振技術(shù)正在廣泛的研究。其中，主動(dòng)、半主動(dòng)隔振理論上可以獲得很好的低頻隔振效果，但是損耗外界能量較大且成本高。相比之下被動(dòng)非線性隔振也可以實(shí)現(xiàn)超低頻隔振，且不需要外界能量輸入，成本較低。目前應(yīng)用較多的為空氣彈簧，尤其在車輛懸架和座椅上?？諝鈴椈删哂蟹蔷€性剛度特性，可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)位移較小，動(dòng)態(tài)剛度較低。但是，有關(guān)文獻(xiàn)研究表明，空氣彈簧隔振最低激勵(lì)頻率為2-3赫茲。實(shí)際當(dāng)中，儀器設(shè)備承受的超低頻激勵(lì)最低可達(dá)0. 5赫茲以下，因此空氣彈簧此種情況下，起不到隔振的作用?；谡?fù)剛度彈簧并聯(lián)的非線性隔振的研究已經(jīng)多年，應(yīng)用該技術(shù)理論上可以實(shí)現(xiàn)零赫茲的超低頻隔振，該項(xiàng)技術(shù)在相關(guān)設(shè)備上的應(yīng)用已有一些，如一些高精度檢測(cè)設(shè)備、非公路車輛座椅的懸架裝置。但是，目前這種技術(shù)的應(yīng)用還不廣泛，僅僅局限于某幾種設(shè)備的隔振，而且所依據(jù)該原理設(shè)計(jì)的非線性隔振設(shè)備不具有隨質(zhì)量可調(diào)的性能，而在一些設(shè)備上，這種可調(diào)性至關(guān)重要，如車輛座椅，因?yàn)轳{駛?cè)藛T的體重差異比較大，要求隔振設(shè)備必須具有可調(diào)性能。因此，需要有一種依據(jù)非線性被動(dòng)隔振理論設(shè)計(jì)的可調(diào)的超低頻隔振器，可以將其配備到車輛懸架、座椅、精密儀器設(shè)備等。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種基于正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，該隔振器通過機(jī)構(gòu)將正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)非線性剛度特性，使其具有高靜態(tài)剛度，理論上零動(dòng)態(tài)剛度，具有超低頻隔振的性能。本實(shí)用新型是由導(dǎo)向柱、套蓋、滑塊、負(fù)剛度彈簧、下蓋、導(dǎo)向座、滾珠和主彈簧構(gòu)成，導(dǎo)向柱穿設(shè)在導(dǎo)向座中，導(dǎo)向柱在導(dǎo)向座中可滑動(dòng)，起導(dǎo)向作用，主彈簧為正剛度壓縮彈簧，主彈簧套設(shè)在導(dǎo)向柱外，主彈簧的上下兩端分別由套蓋的頂蓋內(nèi)表面和導(dǎo)向座凹槽端面定位支撐，套、滑塊、負(fù)剛度壓縮彈簧及滾珠構(gòu)成負(fù)剛度彈簧機(jī)構(gòu)，套蓋內(nèi)圓周方向均布開偶數(shù)個(gè)圓柱形孔，分別與同數(shù)量的滑塊配合，滑塊可在圓柱孔中滑動(dòng)，負(fù)剛度彈簧裝在滑塊內(nèi)部，并由滑塊和套蓋上的圓柱形孔端面定位支撐，滾珠與滑塊的球形面配合，且可以相互靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向柱與套蓋的頂蓋之間螺紋聯(lián)接，導(dǎo)向座外周具有球面結(jié)構(gòu)，該球面與滾珠接觸且在套蓋和下蓋有相對(duì)位移時(shí)滾珠在其上滾動(dòng)。所述的導(dǎo)向座的球面結(jié)構(gòu)可以開設(shè)有弧形槽道，滾珠可以在該弧形槽道中上下滑動(dòng)。所述的套蓋是由套和上蓋組成，套的上段外周具有外螺紋與上蓋的內(nèi)螺紋構(gòu)成螺紋副，圓螺母螺接在套的外周并位于上蓋下端，導(dǎo)向柱與上蓋之間螺紋聯(lián)接。該種結(jié)構(gòu)具有可調(diào)整性，根據(jù)設(shè)備的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整，保證超低頻隔振性能。本實(shí)用新型的有益結(jié)果I、本實(shí)用新型通過正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)方式獲得的具有高靜剛度低動(dòng)剛度減震器，具有真正的超低頻零赫茲隔振性能。2、具有可調(diào)整性，根據(jù)設(shè)備的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整，保證超低頻隔振性能。3、被動(dòng)隔振，不耗損外界能量，純機(jī)械結(jié)構(gòu)且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，隔振穩(wěn)定可靠。4、結(jié)構(gòu)緊湊，可設(shè)計(jì)成各種規(guī)格，適用于各種環(huán)境下隔振，如車輛座椅、懸架、精密儀器及建筑抗震等。

圖I是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的剖視圖。圖2是圖I中的A-A向剖視圖。圖3是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的剖視圖。圖4是圖3中的B-B向剖視圖。圖5是本實(shí)用新型第三實(shí)施例的剖視圖。圖6是圖5中的C-C向剖視圖。圖7是本實(shí)用新型第四實(shí)施例的剖視圖。圖8是圖7中的D-D向剖視圖。圖9是本實(shí)用新型第五實(shí)施例的剖視圖。圖10是圖9中的E-E向剖視圖。圖11是本實(shí)用新型的力——位移特性曲線；圖12是本實(shí)用新型的剛度——位移特性曲線圖13是本實(shí)用新型的力一位移曲線隨調(diào)整變化
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖I和圖2所示，為本實(shí)用新型的第一實(shí)施例，是由導(dǎo)向柱I、套蓋3、滑塊
5、負(fù)剛度彈簧6、下蓋7、導(dǎo)向座8、滾珠9和主彈簧10構(gòu)成,導(dǎo)向柱I穿設(shè)在導(dǎo)向座8中，導(dǎo)向柱I在導(dǎo)向座8中可滑動(dòng)，起導(dǎo)向作用，主彈簧10為正剛度壓縮彈簧，主彈簧10套設(shè)在導(dǎo)向柱I外，主彈簧10的上下兩端分別由套蓋3的頂蓋內(nèi)表面和導(dǎo)向座8凹槽端面定位支撐，由套蓋3、滑塊5、負(fù)剛度壓縮彈簧6及滾珠9構(gòu)成負(fù)剛度彈簧機(jī)構(gòu)，套蓋3的內(nèi)圓周方向均布開八個(gè)圓柱形孔，分別與八個(gè)滑塊5配合，如圖2所示，滑塊5可在圓柱孔中滑動(dòng)，負(fù)剛度彈簧6裝在滑塊5內(nèi)部，并由滑塊5和套蓋3上的圓柱形孔端面定位支撐，滾珠9與滑塊5的球形面配合，且可以相互靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向柱I與套蓋3的頂蓋之間螺紋聯(lián)接，導(dǎo)向座8外周具有球面11結(jié)構(gòu)，該球面11與滾珠9接觸且在套蓋3和下蓋7有相對(duì)位移時(shí)滾珠9在其上滾動(dòng)，負(fù)剛度彈簧6在圖I中位置具有最大壓縮量，當(dāng)套蓋3和下蓋7之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，主彈簧I壓縮量變化，同時(shí)負(fù)剛度彈簧6壓縮量也變化，蓋2和下蓋7之間力——位移曲線如圖11所示，具有高靜態(tài)剛度低動(dòng)態(tài)剛度的非線性特性，如圖12所示，且動(dòng)態(tài)剛度理論上可以實(shí)現(xiàn)零剛度，從而實(shí)現(xiàn)超低頻隔振。請(qǐng)參閱圖3和圖4所示，為本實(shí)用新型的第二實(shí)施例，是由導(dǎo)向柱I、上蓋2、套12、滑塊5、負(fù)剛度彈簧6、下蓋7、導(dǎo)向座8、滾珠9和主彈簧10構(gòu)成,其中的上蓋2和套12構(gòu)成第一實(shí)施例中的套蓋3,導(dǎo)向柱I穿設(shè)在導(dǎo)向座8中，導(dǎo)向柱I在導(dǎo)向座8中可滑動(dòng),起導(dǎo)向作用，主彈簧10為正剛度壓縮彈簧，主彈 簧10套設(shè)在導(dǎo)向柱I外，主彈簧10的上下兩端分別由上蓋2內(nèi)表面和導(dǎo)向座8凹槽端面定位支撐，由套12、滑塊5、負(fù)剛度壓縮彈簧6及滾珠9構(gòu)成負(fù)剛度彈簧機(jī)構(gòu)，套12內(nèi)圓周方向均布開八個(gè)圓柱形孔，分別與八個(gè)滑塊5配合，如圖2所示，滑塊5可在圓柱孔中滑動(dòng)，負(fù)剛度彈簧6裝在滑塊5內(nèi)部，并由滑塊5和套12上的圓柱形孔端面定位支撐，滾珠9與滑塊5的球形面配合，且可以相互靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，套12上段外周具有外螺紋與上蓋2的內(nèi)螺紋構(gòu)成螺紋副，圓螺母4螺接在套12的外周并位于上蓋2下端，導(dǎo)向柱I與上蓋2之間螺紋聯(lián)接，導(dǎo)向座8與下蓋7之間螺紋聯(lián)接，導(dǎo)向座8外周具有球面11結(jié)構(gòu)，該球面11與滾珠9接觸且在上蓋2和下蓋7有相對(duì)位移時(shí)滾珠9在其上滾動(dòng)，負(fù)剛度彈簧6在圖3中位置具有最大壓縮量，當(dāng)蓋2和下蓋7之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，主彈簧I壓縮量變化，同時(shí)負(fù)剛度彈簧6壓縮量也變化，蓋2和下蓋7之間力——位移曲線如圖11所示，具有高靜態(tài)剛度低動(dòng)態(tài)剛度的非線性特性，如圖12所示，且動(dòng)態(tài)剛度理論上可以實(shí)現(xiàn)零剛度，從而實(shí)現(xiàn)超低頻隔振。應(yīng)用該隔振器時(shí)，平衡位置處于零剛度處時(shí)超低頻隔振效果最好，當(dāng)平衡位置偏離零剛度處時(shí)，減振效果降低，可通過調(diào)整套3與上蓋2的螺紋副將平衡位置重新調(diào)整至零剛度處，相當(dāng)于改變隔振器的曲線，使力——位移曲線零剛度處可以上下移動(dòng)如圖13所示，調(diào)整之后，旋緊圓螺母4，起到防松作用。請(qǐng)參閱圖5和圖6所示，為本實(shí)用新型的第三實(shí)施例，該實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例相同，不同之處是，所述導(dǎo)向座的球面11開設(shè)有弧形槽道111，滾珠9可以在該弧形槽道111中上下滑動(dòng)。請(qǐng)參閱圖7和圖8所示，為本實(shí)用新型的第四實(shí)施例，該實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例相同，不同之處是，所述導(dǎo)向座的球面11開設(shè)有弧形槽道111，滾珠9可以在該弧形槽道111中上下滑動(dòng)；套12內(nèi)圓周方向均布開四個(gè)圓柱形孔。請(qǐng)參閱圖9和圖10所示，為本實(shí)用新型的第五實(shí)施例，該實(shí)施例的套12內(nèi)圓周方向均布開二個(gè)圓柱形孔。
權(quán)利要求1.一種基于正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，其特征在于是由導(dǎo)向柱、套蓋、滑塊、負(fù)剛度彈簧、下蓋、導(dǎo)向座、滾珠和主彈簧構(gòu)成，導(dǎo)向柱穿設(shè)在導(dǎo)向座中，導(dǎo)向柱在導(dǎo)向座中可滑動(dòng)，起導(dǎo)向作用，主彈簧為正剛度壓縮彈簧，主彈簧套設(shè)在導(dǎo)向柱外，主彈簧的上下兩端分別由套蓋的頂蓋內(nèi)表面和導(dǎo)向座凹槽端面定位支撐，套、滑塊、負(fù)剛度壓縮彈簧及滾珠構(gòu)成負(fù)剛度彈簧機(jī)構(gòu)，套蓋內(nèi)圓周方向均布開偶數(shù)個(gè)圓柱形孔，分別與同數(shù)量的滑塊配合，滑塊可在圓柱孔中滑動(dòng)，負(fù)剛度彈簧裝在滑塊內(nèi)部，并由滑塊和套蓋上的圓柱形孔端面定位支撐，滾珠與滑塊的球形面配合，且可以相互靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向柱與套蓋的頂蓋之間螺紋聯(lián)接，導(dǎo)向座外周具有球面結(jié)構(gòu)，該球面與滾珠接觸且在套蓋和下蓋有相對(duì)位移時(shí)滾珠在其上滾動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，其特征在于所述導(dǎo)向座的球面結(jié)構(gòu)開設(shè)有弧形槽道，滾珠能在該弧形槽道中上下滑動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，其特征在于所述的套蓋是由套和上蓋組成，套的上段外周具有外螺紋與上蓋的內(nèi)螺紋構(gòu)成螺紋副， 圓螺母螺接在套的外周并位于上蓋下端，導(dǎo)向柱與上蓋之間螺紋聯(lián)接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，是由導(dǎo)向柱、套蓋、滑塊、負(fù)剛度彈簧、下蓋、導(dǎo)向座、滾珠和主彈簧構(gòu)成，本實(shí)用新型將主彈簧(正剛度彈簧)與負(fù)剛度機(jī)構(gòu)并聯(lián)使減震器具有高靜剛度、低動(dòng)態(tài)剛度的特性，實(shí)現(xiàn)零赫茲超低頻隔振，并且，通過調(diào)整螺紋副連接，可以根據(jù)被隔振質(zhì)量調(diào)整隔振器剛度曲線，實(shí)現(xiàn)隔振性能可調(diào)；采用滾珠實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦，減小摩擦阻力；本實(shí)用新型可作為一個(gè)部件配備使用，適用于承受振動(dòng)激勵(lì)的環(huán)境，尤其是低頻振動(dòng)激勵(lì)的環(huán)境，如車輛座椅、懸架，精密儀器隔振、減振抗震等。
文檔編號(hào)F16F7/00GK202520848SQ20122017199
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者宋嗣新, 林建榮, 王國強(qiáng), 章二平, 閆振華 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)