一种基于正负刚度并联原理的盘形非线性低频隔振器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于正负刚度并联原理的盘形非线性低频隔振器，由动力输入部分、拉簧系统、压簧系统和外壳构成，拉簧系统实现正刚度，压簧系统实现负刚度，二者结合使系统静态力‑位移曲线呈现准零刚度特性。本发明专利技术延续了非线性隔振器的优良隔振性能，同时通过调节螺纹结构，以及增减拉簧组的个数，可以大幅提高隔振器的适用隔振质量范围，克服了普通非线性隔振器隔振质量范围小的缺点。

A disk nonlinear low frequency isolator based on the principle of parallel connection of positive and negative stiffness

The invention discloses a vibration isolator disc nonlinear low frequency combined positive and negative stiffness based on the principle, by the power input part, a pressure spring, tension spring system system and a casing, the spring system is stiffness, pressure spring system shows negative stiffness, quasi zero stiffness characteristics of the combination of the two makes the system static force displacement curve. The continuation of the excellent isolation performance of nonlinear vibration isolator, and by adjusting the screw thread structure, and increase the number of the spring group, can significantly improve the quality of the scope of applicable vibration isolator, which overcomes the nonlinear isolator quality shortcomings of small range.

【技术实现步骤摘要】
一种基于正负刚度并联原理的盘形非线性低频隔振器
本专利技术属于低频隔振领域，具体涉及一种具有较大隔振质量调节范围的基于正负刚度并联原理的盘形非线性低频隔振器。
技术介绍
工程中的低频振动影响设备的稳定性和精度，使零件强度降低甚至发生疲劳破坏，造成不必要的损失，同时也会带来噪声污染，一些领域中的低频振动还会危害工作人员的身心健康。为了解决这种局限，有效的低频隔振设计是各个工程领域的研究重点。由传统被动隔振理论，线性隔振系统对中高频振动的隔离效果较好，但由于其变形和刚度之间的矛盾，隔离低频振动的性能较差。因此，线性隔振系统难以满足工程领域的多种低频隔振需求。如果采用主动、半主动隔振，虽然可实现好的低频隔振性能，但会涉及到控制技术，增大了系统复杂程度，难以避免结构过大，且能源消耗大及成本高昂。基于正负刚度并联原理的非线性隔振系统能够克服线性隔振系统的不足，低频隔振性能好，因此受到各领域研究人员的重视。但是要确保这种系统的良好隔振性能，必须要求实际载荷不能与其平衡载荷之间有较大偏差。通过设计调整装置，可以增大隔振系统的质量适用范围，但现有系统的质量调整范围仍存在不足，即无法进行大范围调整。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于正负刚度并联原理的低频隔振器。它利用多组弹簧组成非线性系统，每组中一个弹簧提供正刚度，另一个弹簧提供负刚度，由于特殊的机械结构设计，隔振器将外界传递的振动转化为主轴的转动。其优势是可以根据载荷灵活调整弹簧的组数和预紧力，扩展了隔振质量范围，具有较强的适应性，具有较好的低频隔振效果。本专利技术包括动力输入部分、拉簧系统、压簧系统和外壳，动力输入部分由导杆、导杆套、外壳套、定位螺栓、销轴、竖连杆、横连杆以及花键轴组成，导杆为本专利技术与被隔振对象的连接件，二者通过导杆末端的法兰相连。导杆套与导杆过盈配合，与外壳套为间隙配合，以使导杆可以在外壳套的限制下做直线运动。外壳套通过螺栓固定在外壳箱外壁上。所述的导杆、导杆套和外壳套中部均有贯通的径向孔，在没有负载的情况下，定位螺栓可以穿过导杆、导杆套和外壳套。使导杆的位置相对于外壳套固定。所述的导杆与竖连杆通过销轴铰接，销轴上有开口销用于限制销轴轴向位置，本专利技术的铰接均采用此种方式，故以下不再赘述。竖连杆与横连杆通过销轴铰接，横连杆末端为一内花键套横连杆通过内花键套嵌套在花键轴中部。所述的拉簧系统由拉簧花键套、数个拉簧以及拉簧调节机构组成。拉簧花键套嵌套在所述的花键轴一端，拉簧花键套周围径向铰接数个拉簧，拉簧另一端铰接有拉簧调节机构。所述的拉簧调节机构由拉簧调节螺栓以及拉簧调节螺母组成，拉簧调节螺栓穿过外壳箱的光孔，拉簧调节螺栓末端旋合有拉簧调节螺母，调节拉簧调节螺母即可调节对应拉簧的预紧力。所述的压簧系统由压簧花键套、数个压簧连接、数个压簧以及压簧调节机构组成，压簧花键套嵌套在所述的花键轴的另一端，压簧花键套周围铰接数个压簧连接，压簧连接端部嵌套数个压簧，数个压簧另一端嵌套在压簧连接端部凸台上，此种布置以实现压簧的自由伸缩和转动，同时还不至于在变形过程中造成压簧的失稳。压簧连接与压簧调节机构铰接。所述的压簧调节机构由压簧调节和压簧调节螺栓构成，压簧调节一端有盲孔，供压簧调节螺栓定位。压簧调节螺栓旋合在外壳箱的螺纹孔上，调节压簧调节螺栓即可调整压簧预紧力。所述的外壳包括外壳箱，限位块、外壳盖、轴承及轴承盖。其中，限位块通过螺栓固定在外壳箱的内壁上，起到限制压簧调节的位置并提供滑动方向的作用。外壳盖通过螺栓固定在外壳箱的肋板上。轴承镶嵌在外壳盖中央的通孔中。轴承盖固定在外壳盖上，其侧面凸起的环状结构嵌入外壳盖中央通孔中，端部顶在轴承外圈上，以限制轴承的轴向位置。本专利技术的有益效果：利用多组弹簧组成非线性系统，每组中一个弹簧提供正刚度，另一个弹簧提供负刚度，由于特殊的机械结构设计，隔振器将外界传递的振动转化为主轴的转动。其优势是可以根据载荷灵活调整弹簧的组数和预紧力，扩展了隔振质量范围，具有较强的适应性，具有较好的低频隔振效果。附图说明图1是本专利技术的动力输入部分立体示意图。图2是本专利技术的拉簧系统立体示意图。图3是本专利技术的压簧系统的立体示意图。图4是本专利技术的立体示意图。图5是本专利技术所呈现的非线性力-位移特性曲线图。图6是本专利技术的调节拉簧预紧力的示意图。图7是本专利技术的调节压簧预紧力的示意图。图中：1—动力输入部分，2—拉簧系统，3—压簧系统，4—外壳，11—导杆，12—外壳套筒，13—导杆套，14—定位螺栓，15—销轴，16—竖连杆，17—横连杆，18—花键轴，21—拉簧调节机构，211—拉簧调节螺栓，212—拉簧调节螺母，22—拉簧，23—拉簧花键套，31—压簧调节机构，311—压簧调节，312—压簧调节螺栓，32—压簧，33—压簧连接，34—压簧花键套，41—外壳箱，42—限位块，43—外壳盖，44—轴承，45—轴承盖。具体实施方式如图4所示，本专利技术包括动力输入部分1、拉簧系统2、压簧系统3和外壳4，工作时，此装置的外壳部分与振动输入源固连，动力输入部分1的导杆11末端法兰与被隔振对象固连。如图1所示，所述的动力输入部分1由导杆11、外壳套筒12、导杆套13、定位螺栓14、销轴15、竖连杆16、横连杆17以及花键轴18组成，其中，导杆11为与被隔振对象的连接件，导杆11与被隔振对象之间通过导杆11末端的法兰相连，导杆套13套在导杆11上，外壳套筒12套在导杆套13上，导杆套13与导杆11过盈配合，导杆套13与外壳套12为间隙配合，以使导杆11可以在外壳套筒12的限制下做直线运动，外壳套筒12通过螺栓固定在外壳箱41的外壁上。所述的导杆11、导杆套13和外壳套筒12中部均有贯通的径向孔，在没有负载的情况下，定位螺栓14能穿过导杆11、导杆套13和外壳套筒12，使导杆11的位置相对于外壳套筒12固定。所述的导杆11与竖连杆16通过销轴15铰接，销轴15上有开口销用于限制销轴15轴向位置，竖连杆16与横连杆17通过销轴15铰接，横连杆17末端为一内花键套，横连杆17通过内花键套嵌套在花键轴18中部。当振动源无振动即本专利技术处于静态时，被隔振对象由于自重可以使导杆11上的径向孔与外壳套筒12上的径向孔重合，此时卸下横贯两者之间的定位螺栓14，将被隔振对象固定在导杆11上，导杆11和被隔振对象即可在外壳套筒12内自由振动。当振动源振动时，被隔振对象相对于振动源发生振动，这种振动形式通过相互铰接的导杆11、竖连杆16和横连杆17，传递到花键轴18上，运动形式也由导杆11的直线振动转换为花键轴18的往复摆动。如图2所示，拉簧系统2由拉簧花键套23、数个拉簧22以及拉簧调节机构21组成，拉簧花键套23嵌套在花键轴18一端，拉簧花键套23周围径向铰接数个拉簧22，各拉簧22另一端铰接有拉簧调节机构21。如图6所示，所述的拉簧调节机构21由拉簧调节螺栓211以及拉簧调节螺母212组成，拉簧调节螺栓211穿过外壳箱41，拉簧调节螺栓211末端旋合有拉簧调节螺母212，调节拉簧调节螺母212即可调节对应拉簧22的预紧力。花键轴18带动拉簧花键套23往复摆动，从而使得数个拉簧22发生伸缩变形和可以忽略的小幅转动。因此，作用于导杆11上用于平衡拉簧22作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于正负刚度并联原理的盘形非线性低频隔振器，其特征在于：包括动力输入部分(1)、拉簧系统(2)、压簧系统(3)和外壳(4)，外壳(4)与振动输入源固连，动力输入部分(1)的导杆(11)末端与被隔振对象固连；所述的动力输入部分(1)由导杆(11)、外壳套筒(12)、导杆套(13)、定位螺栓(14)、销轴(15)、竖连杆(16)、横连杆(17)以及花键轴(18)组成，其中，导杆(11)为与被隔振对象的连接件，导杆(11)与被隔振对象之间通过导杆(11)末端的法兰相连，导杆套(13)套在导杆(11)上，外壳套筒(12)套在导杆套(13)上，导杆套(13)与导杆(11)过盈配合，导杆套(13)与外壳套(12)为间隙配合，以使导杆(11)可以在外壳套筒(12)的限制下做直线运动，外壳套筒(12)通过螺栓固定在外壳箱(41)的外壁上；所述的导杆(11)、导杆套(13)和外壳套筒(12)中部均有贯通的径向孔，在没有负载的情况下，定位螺栓(14)能穿过导杆(11)、导杆套(13)和外壳套筒(12)，使导杆(11)的位置相对于外壳套筒(12)固定；所述的导杆(11)与竖连杆(16)通过销轴(15)铰接，销轴(15)上有开口销用于限制销轴(15)轴向位置，竖连杆(16)与横连杆(17)通过销轴(15)铰接，横连杆(17)末端为一内花键套，横连杆(17)通过内花键套嵌套在花键轴(18)中部；所述的拉簧系统(2)由拉簧花键套(23)、数个拉簧(22)以及拉簧调节机构(21)组成，拉簧花键套(23)嵌套在花键轴(18)一端，拉簧花键套(23)周围径向铰接数个拉簧(22)，各拉簧(22)另一端铰接有拉簧调节机构(21)；所述的拉簧调节机构(21)由拉簧调节螺栓(211)以及拉簧调节螺母(212)组成，拉簧调节螺栓(211)穿过外壳箱(41)，拉簧调节螺栓(211)末端旋合有拉簧调节螺母(212)，调节拉簧调节螺母(212)即可调节对应拉簧(22)的预紧力；所述的压簧系统(3)由压簧花键套(34)、数个压簧连接件(33)、数个压簧(32)以及压簧调节机构(31)组成，压簧花键套(34)嵌套在花键轴(18)的另一端，压簧花键套(34)周围铰接数个压簧连接件(33)，压簧连接件(33)端部嵌套数个压簧(32)，各压簧(32)另一端嵌套在压簧连接件(33)端部凸台上；压簧连接件(33)与压簧调节机构(31)铰接；所述的压簧调节机构(31)由压簧调节件(311)和压簧调节螺栓(312)构成，压簧调节件(311)一端有盲孔，供压簧调节螺栓(312)定位；压簧调节螺栓(312)旋合在外壳箱(41)的螺纹孔上，调节压簧调节螺栓(312)能调整压簧(32)预紧力；所述的外壳(4)包括外壳箱(41)、限位块(42)、外壳盖(43)、轴承(44)及轴承盖(45)，限位块(42)通过螺栓固定在外壳箱(41)的内壁上，起到限制压簧调节(311)的位置并提供滑动方向的作用，外壳盖(43)通过螺栓固定在外壳箱(41)的肋板上，轴承(44)镶嵌在外壳盖(43)中央的通孔中，轴承盖(45)固定在外壳盖(43)上，轴承盖(45)侧面凸起的环状结构嵌入外壳盖(43)中央通孔中，轴承盖(45)端部顶在轴承(44)外圈上，以限制轴承(44)的轴向位置。...

【技术特征摘要】
1.一种基于正负刚度并联原理的盘形非线性低频隔振器，其特征在于：包括动力输入部分(1)、拉簧系统(2)、压簧系统(3)和外壳(4)，外壳(4)与振动输入源固连，动力输入部分(1)的导杆(11)末端与被隔振对象固连；所述的动力输入部分(1)由导杆(11)、外壳套筒(12)、导杆套(13)、定位螺栓(14)、销轴(15)、竖连杆(16)、横连杆(17)以及花键轴(18)组成，其中，导杆(11)为与被隔振对象的连接件，导杆(11)与被隔振对象之间通过导杆(11)末端的法兰相连，导杆套(13)套在导杆(11)上，外壳套筒(12)套在导杆套(13)上，导杆套(13)与导杆(11)过盈配合，导杆套(13)与外壳套(12)为间隙配合，以使导杆(11)可以在外壳套筒(12)的限制下做直线运动，外壳套筒(12)通过螺栓固定在外壳箱(41)的外壁上；所述的导杆(11)、导杆套(13)和外壳套筒(12)中部均有贯通的径向孔，在没有负载的情况下，定位螺栓(14)能穿过导杆(11)、导杆套(13)和外壳套筒(12)，使导杆(11)的位置相对于外壳套筒(12)固定；所述的导杆(11)与竖连杆(16)通过销轴(15)铰接，销轴(15)上有开口销用于限制销轴(15)轴向位置，竖连杆(16)与横连杆(17)通过销轴(15)铰接，横连杆(17)末端为一内花键套，横连杆(17)通过内花键套嵌套在花键轴(18)中部；所述的拉簧系统(2)由拉簧花键套(23)、数个拉簧(22)以及拉簧调节机构(21)组成，拉簧花键套(23)嵌套在花键轴(18)一端，拉簧花键套(23)周围径向铰接数个拉簧(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫振华，曹亚宁，董春生，刘文辉，张富尧，顾哲豪，张小江，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22