本发明专利技术公开了一种耦合动力吸振器的正负刚度并联低频隔振装置。利用凸轮‑滚珠‑弹簧机构对称布置作为负刚度机构，并与正刚度弹簧并联构建准零刚度隔振器，在此基础上增设动力吸振器，构成耦合线性吸振器的正负刚度并联隔振系统。基于多自由度系统中的反共振特性，利用附加动力吸振器吸收主系统的振动能量，使振动能量转移到动力吸振器以实现减弱主结构振动强度的目标。当激振力频率接近动力吸振器的固有频率时，动力吸振器提供给主系统的力逐渐抵消掉作用于主系统上的激励力，可使主系统的振幅急剧下降。选择适当的吸振器质量、刚度和阻尼，可使力传递率曲线左移，降低起始隔振频率和扩大隔振频带宽，使系统的低频隔振性能得以改善。该隔振装置具有高静刚度低动刚度特性，具有较大的隔振带宽，可推广应用于低频振动控制。
A Parallel Low Frequency Vibration Isolation Device with Positive and Negative Stiffness for Coupled Dynamic Absorber
【技术实现步骤摘要】
一种耦合动力吸振器的正负刚度并联低频隔振装置
本专利技术涉及一种耦合动力吸振器的正负刚度并联低频隔振装置，该专利技术对承受力、位移等激励的设备均有较好的低频隔振效果，可广泛应用于车辆悬架、桥梁、轮船、精密测量仪、医疗等领域的低频振动控制中。
技术介绍
在工程生产中振动无处不在，大多数情况下振动是有害的，会对生产活动、科学研究和日常生活产生一定的危害和不便。振动在制造加工领域会影响机械设备的工作寿命，降低机械设备运转的平稳性；在汽车领域会影响发动机、悬架等的工作效率，降低人们乘车的舒适性。在传统的线性隔振系统中，为了使隔振系统具有良好的隔振性能，要最大限度地降低系统固有频率。但是减小系统刚度或增大被隔振体质量，会影响系统的承载能力，出现静变形过大及失稳的问题。准零刚度隔振器是由正负刚度结构并联组成的，正刚度可确保系统具有足够的承载能力，负刚度能降低系统总刚度，使系统具有高静刚度低动刚度特性，但有时并不能达到期望的隔振效果。为了优化系统的低频甚至超低频隔振性能，这就需要考虑如何降低系统的起始隔振频率及扩大隔振频带宽，从而使系统的低频隔振性能得到进一步改善。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种耦合动力吸振器的正负刚度并联低频隔振装置。在准零刚度隔振器的基础上增设了动力吸振器，利用附加的吸振器吸收主系统的振动能量，使振动能量转移到动力吸振器以实现减弱主结构振动强度的目标。本专利技术提出的一种耦合动力吸振器的正负刚度并联低频隔振装置，具体包括动力吸振器，水平支撑台，正刚度机构，负刚度机构，水平弹簧调节装置。吸振质量块放在支撑板上表面的中心位置；吸振器弹簧的上下两端分别通过弹簧连接件与所述支撑板和被隔振质量块连接；所述支撑板与所述被隔振质量块之间设置有吸振器阻尼；所述支撑板的左端设置了带有垂向导轨的L型板，所述L型板固定在靠近水平支撑台左侧的上表面；在所述L型板与所述支撑板左侧的凸起部位正对的位置处安装了竖直调节器；所述吸振器弹簧左右两侧的结构是对称的。所述被隔振质量块放在水平支撑台上，所述水平支撑台由下端固定在底座上的垂向弹簧支撑，在所述水平支撑台与所述底座之间设置了垂向阻尼；在所述垂向弹簧的左侧设置有底端固定于底座上的竖直挡板，所述竖直挡板的左侧安装了竖直导轨，在所述竖直导轨的左侧设置了固定有凸轮的竖直滑板；在所述竖直挡板的上下两端分别安装有两个垂向调节器；所述凸轮的左侧设置有与其外表面相接触的滚轮；连杆的右端与所述滚轮连接，所述连杆的左端与横向滑块相连；靠近水平导轨的右端处设有竖直固定板，所述竖直固定板与所述横向滑块通过水平弹簧连接，在所述竖直固定板与所述横向滑块之间设有水平阻尼；带有所述水平导轨的水平板固定在垂向杆的底部，所述垂向杆的顶端固定于所述水平支撑台的内侧；所述垂向弹簧左右两侧的结构是对称的。进一步地，所述竖直调节器的底端与所述支撑板左侧的凸起部位的上表面接触；所述支撑板的左端与所述垂向导轨的右侧面接触。进一步地，所述被隔振质量块放在所述水平支撑台的中间；所述垂向调节器安装在所述竖直挡板上，所述竖直滑板的上、下表面分别与所述垂向调节器的端面接触。进一步地，所述凸轮的曲面上开有弧形槽；在所述水平支撑台与所述竖直固定板的中心相对的位置设有水平调节器，所述竖直固定板的左侧面与所述水平调节器端面接触；所述竖直固定板和所述横向滑块的上端面都与所述水平导轨的下端面接触。进一步地，所述竖直固定板的右侧面与所述横向滑块的左侧面分别固定两个处于水平相对位置的弹簧连接件，所述水平弹簧通过所述弹簧连接件分别与所述竖直固定板和所述横向滑块连接。与现有的技术相比，本专利技术的优势为：该专利技术是在准零刚度隔振器的基础上增设了动力吸振器，构成了耦合吸振器的正负刚度并联的隔振系统。利用多自由度系统中的反共振特性，将振动能量转移到附加的吸振器来减小主结构振动。可以通过合理地选择动力吸振器的质量、刚度和阻尼，使系统的力传递曲线向左偏移，这样不仅降低了起始隔振频率，而且扩大了隔振频带宽，从而进一步改善了系统的低频甚至是超低频隔振性能。本专利技术既具有高静态刚度低动态刚度的特性，又具有较大的隔振带宽。此外，该专利技术结构简单，便于加工与制造，可以广泛应用于低频振动控制中。附图说明图1为未加动力吸振器的正负刚度并联隔振装置的结构示意图；图2为本专利技术一实施例的组成结构示意图；图3为本专利技术一实施例吸振质量块1与被隔振质量块4的质量之比不同时，耦合系统与原系统的力传递率对比图；图4为本专利技术一实施例吸振器弹簧3与垂向弹簧7的刚度之比不同时，耦合系统与原系统的力传递率曲线比较图；图5为本专利技术一实施例吸振器阻尼2的阻尼比不同时，耦合系统与原系统的力传递率曲线对比图；具体实施方式如图2，本专利技术一实施例具体包括动力吸振器，水平支撑台，正刚度机构，负刚度机构，水平弹簧调节装置这5个部分。所述吸振质量块1放在支撑板30上表面的中心位置；所述吸振器弹簧3的上端与固定在所述支撑板30下表面的弹簧连接件相连，所述吸振器弹簧3的下端与固定于被隔振质量块4上表面的弹簧连接件相连；所述支撑板30与所述被隔振质量块4之间设置有吸振器阻尼2；所述支撑板30的左端设置了带有垂向导轨28的L型板27，所述L型板27固定在靠近水平支撑台26左侧的上表面；在所述L型板27与所述支撑板30左侧的凸起部位正对的位置处安装了竖直调节器29；所述吸振器弹簧3左右两侧的结构是对称的。所述被隔振质量块4放在水平支撑台26上表面的中间位置；所述水平支撑台26的下表面与垂向弹簧7的上端相连，所述垂向弹簧7的下端固定在底座8的上表面，所述水平支撑台26与所述底座8之间设置了垂向阻尼6；在所述垂向弹簧7的左侧设置有竖直挡板10，所述竖直挡板的下端固定在所述底座8的上表面；所述竖直挡板10的左侧安装了竖直导轨11，所述竖直导轨11的左侧设置了竖直滑板12，凸轮13固定在所述竖直滑板12的左侧；在所述竖直挡板10的上端安装有垂向调节器一5，所述竖直挡板10的下端设有垂向调节器二9；靠近所述凸轮13的左侧设有滚轮14，连杆15的右端与所述滚轮14连接，所述连杆15的左端安装在横向滑块22的右侧面；靠近水平导轨23的右端处设有竖直固定板17，所述竖直固定板17与所述横向滑块22通过水平弹簧20与水平阻尼16连接；带有所述水平导轨23的水平板24固定在垂向杆25的底部，所述垂向杆25顶端固定于所述水平支撑台26的内侧；所述垂向弹簧7左右两侧的结构是对称的。所述竖直调节器29的底端与所述支撑板30左侧的凸起部位的上表面接触；所述支撑板30的左端与所述垂向导轨28的右侧面接触。所述垂向调节器一5与所述竖直滑板12的上表面接触，所述垂向调节器二9与所述竖直滑板12的下表面接触；所述的两个垂向调节器都安装在所述竖直挡板10上。在所述水平支撑台26与所述竖直固定板17中心相对的位置开设有螺纹孔，水平调节器18穿过螺纹孔与所述竖直固定板17的左侧面接触；所述水平导轨23的下端面分别与所述竖直固定板17和所述横向滑块22的上端面接触。所述竖直固定板17的右侧面固定弹簧连接件一19，所述弹簧连接件一19与所述水平弹簧20的左端连接；在所述横向滑块22的左侧面固定弹簧连接件二21，所述弹簧连接件二21与所述水平弹簧20的右本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耦合动力吸振器的正负刚度并联低频隔振装置，其特征在于：包括动力吸振器，水平支撑台，正刚度机构，负刚度机构，水平弹簧调节装置：动力吸振器包括吸振质量块(1)，吸振器阻尼(2)，吸振器弹簧(3)；正刚度机构由垂向弹簧(7)组成；负刚度机构包括水平弹簧(20)、水平阻尼(16)、滚轮(14)和凸轮(13)；水平弹簧调节装置包括水平导轨(23)、水平调节器(18)和竖直固定板(17)；所述吸振质量块(1)放在支撑板(30)上表面的中心位置；所述吸振器弹簧(3)的上端与固定在所述支撑板(30)下表面的弹簧连接件相连，所述吸振器弹簧(3)的下端与固定于被隔振质量块(4)上表面的弹簧连接件相连；所述支撑板(30)与所述被隔振质量块(4)之间设置有吸振器阻尼(2)；所述支撑板(30)的左端设置了带有垂向导轨(28)的L型板(27)，所述L型板(27)固定在靠近水平支撑台(26)左侧的上表面；在所述L型板(27)与所述支撑板(30)左侧的凸起部位正对的位置处安装了竖直调节器(29)；所述吸振器弹簧(3)左右两侧的结构是对称的。所述被隔振质量块(4)放在所述水平支撑台(26)的上表面；所述水平支撑台(26)的下表面与垂向弹簧(7)的上端相连，所述垂向弹簧(7)的下端固定在底座(8)的上表面，所述水平支撑台(26)与所述底座(8)之间设置了垂向阻尼(6)；在所述垂向弹簧(7)的左侧设置有竖直挡板(10)，所述竖直挡板的下端固定在所述底座(8)的上表面；所述竖直挡板(10)的左侧安装了竖直导轨(11)，所述竖直导轨(11)的左侧设置了竖直滑板(12)，凸轮(13)固定在所述竖直滑板(12)的左侧；在所述竖直挡板(10)的上端安装有垂向调节器一(5)，所述竖直挡板(10)的下端设有垂向调节器二(9)；靠近所述凸轮(13)的左侧设有滚轮(14)，连杆(15)的右端与所述滚轮(14)连接，所述连杆(15)的左端安装在横向滑块(22)的右侧面，所述横向滑块(22)的上端面与水平导轨(23)的下端面接触；靠近所述水平导轨(23)的右端处设有竖直固定板(17)，所述竖直固定板(17)与所述横向滑块(22)通过水平弹簧(20)连接，在所述竖直固定板(17)与所述横向滑块(22)之间设有水平阻尼(16)；带有所述水平导轨(23)的水平板(24)固定在垂向杆(25)的底部，所述垂向杆(25)顶端固定于所述水平支撑台(26)的内侧；所述垂向弹簧(7)左右两侧的结构是对称的。...
【技术特征摘要】
1.一种耦合动力吸振器的正负刚度并联低频隔振装置，其特征在于：包括动力吸振器，水平支撑台，正刚度机构，负刚度机构，水平弹簧调节装置：动力吸振器包括吸振质量块(1)，吸振器阻尼(2)，吸振器弹簧(3)；正刚度机构由垂向弹簧(7)组成；负刚度机构包括水平弹簧(20)、水平阻尼(16)、滚轮(14)和凸轮(13)；水平弹簧调节装置包括水平导轨(23)、水平调节器(18)和竖直固定板(17)；所述吸振质量块(1)放在支撑板(30)上表面的中心位置；所述吸振器弹簧(3)的上端与固定在所述支撑板(30)下表面的弹簧连接件相连，所述吸振器弹簧(3)的下端与固定于被隔振质量块(4)上表面的弹簧连接件相连；所述支撑板(30)与所述被隔振质量块(4)之间设置有吸振器阻尼(2)；所述支撑板(30)的左端设置了带有垂向导轨(28)的L型板(27)，所述L型板(27)固定在靠近水平支撑台(26)左侧的上表面；在所述L型板(27)与所述支撑板(30)左侧的凸起部位正对的位置处安装了竖直调节器(29)；所述吸振器弹簧(3)左右两侧的结构是对称的。所述被隔振质量块(4)放在所述水平支撑台(26)的上表面；所述水平支撑台(26)的下表面与垂向弹簧(7)的上端相连，所述垂向弹簧(7)的下端固定在底座(8)的上表面，所述水平支撑台(26)与所述底座(8)之间设置了垂向阻尼(6)；在所述垂向弹簧(7)的左侧设置有竖直挡板(10)，所述竖直挡板的下端固定在所述底座(8)的上表面；所述竖直挡板(10)的左侧安装了竖直导轨(11)，所述竖直导轨(11)的左侧设置了竖直滑板(12)，凸轮(13)固定在所述竖直滑板(12)的左侧；在所述竖直挡板(10)的上端安装有垂向调节器一(5)，所述竖直挡板(10)的下端设有垂向调节器二(9)；靠近所述凸轮(13)的左侧设有滚轮(14)，连杆(15)的右端与所述滚轮(14)连接，所述连杆(15)的左端安装在横向滑块(...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋春芳，刘彦琦，徐龙龙，嵇雯，
申请(专利权)人：江南大学，北京市劳动保护科学研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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