一种基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台制造技术

本发明专利技术公开了一种基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，包括固定座I、固定设置在固定座I上的竖向导杆、套在竖向导杆上的垂直弹簧、设在固定座I上方的载物平台，垂直弹簧一端与固定座I固定连接，垂直弹簧的另一端通过活动支撑件与载物平台下部连接；活动支撑件两侧对称设有凸轮组件，活动支撑件与竖向导杆的上部活动连接；凸轮组件的一侧与活动支撑件可拆卸连接，凸轮组件的另一侧设有凸轮组，凸轮组与横向导杆一侧的滚子相配合；横向导杆通过调节支撑件与固定座II活动连接；横向导杆上套有横弹簧，横弹簧的一端与横向导杆固定连接，横弹簧的另一端与调节支撑件固定连接。本发明专利技术可针对不同质量达到完全隔震，且制造安装简单可靠、易调节。

A multi-stage vibration isolation platform based on cam roller mechanism

【技术实现步骤摘要】
一种基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台
本专利技术属于隔振
，具体涉及一种基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台。
技术介绍
所谓准零刚度减振器，即具有高静态刚度和低动态刚度特性的隔振平台，高静态刚度意味着高承载能力或较小的静载变形，低动态刚度表示较低或接近于0的自然频率。这种特性的减振器主要是解决传统由质量m和刚度k构成的线性减振器产生的如下问题，线性减振器的有效隔振频率大于根号2倍的自然频率因此如果要获得较宽的隔振频带范围，则线性减振器的刚度k需要无限小(自然频率更接近于0)，但会引起极大的静态变形。因此，开发了具有高静态刚度和低动态刚度的准零刚度减振器。准零刚度减振器的高静态刚度和低动态刚度特性，产生于负刚度结构产生负刚度和正刚度结构产生的正刚度相互抵消使动态刚度为零，同时保持较高的静承载能力。根据负刚度结构类型不同，准零刚度减振器的类型也不同，目前已有多种类型的准零刚度减振器。由螺旋弹簧构成的准零刚度减振器是一种典型的结构，在静平衡点极窄的附近具有较好的零刚度特性，当振动位移偏离静态平衡点位置较大时，将失去准零刚度特性，导致隔振失效。这也是其它类型准零刚度减振器所具有的共性缺陷。2015年孟令帅公布的新型准零刚度隔振器的设计和特性研究中，提到一种单组斜弹簧构成的准零刚度(quazi-zerostiffness,QZS)减振器，如图3所示，但这种准零刚度特性的减振器仅维持在静平衡点附近极窄的范围。比如2008年IvanaKovacic公布的Astudyofanonlinearvibrationisolatorwithaquasi-zerostiffnesscharacteristic研究，对单组斜弹簧进行了彻底的研究，给出了这种弹簧的准零刚度特性，如图4所示，图中横坐标为位移、纵坐标为刚度，虚线表示斜弹簧无压缩无非线性的准零刚度曲线，点划线表示斜弹簧有压缩无非线性的准零刚度曲线，实线表示斜弹簧有压缩有非线性的准零刚度曲线，单组斜弹簧的准零刚度特性仅维持在静平衡位置较小的范围，比如在0.5位置，最好的刚度值大概在0.34左右。另外，现有类型的准零刚度减振器均对于隔振件的质量高度敏感，质量的轻微变化会导致隔震效果的大幅度削弱，或者针对频率大幅度变化，且对于低频震动无法起到预计效果。Chao-ChiehLan等人在2014年公布的Designandexperimentofacompactquasi-zero-stiffnessisolatorcapableofawiderangeofloads研究中提出一种主动调节的减振器方案来适应质量的变化。Abolfathi,A.等人在2015年公布了Ontheeffectsofmistuningaforce-excitedsystemcontainingaquasi-zero-stiffnessvibrationisolator，研究准零刚度减振器针对非对应质量的减震效果变化。在中国专利CN203641365U中公开了一种准零刚度隔振器，零刚度隔震效果基于准零刚度减振器特性上有了进一步的提高，在有效区间内，动态刚度完全为零，达到了针对单一质量完美隔震的效果，但是针对不同质量的隔振件隔振效果依然会减弱。
技术实现思路
针对准零刚度减振器对于非对应质量的减震效果减弱的问题，本专利技术利用凸轮和滚子机械可分离式特性，提出了一种基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，解决了单一系统针对不同质量隔震/减震特性较差的问题。为解决以上技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，包括固定座I、垂直固定设置在固定座I上部的竖向导杆、套设在竖向导杆上的垂直弹簧和设置在固定座I上方的载物平台，所述垂直弹簧的下端与固定座I固定连接，垂直弹簧的上端通过活动支撑件与载物平台的下部固定连接，载物平台用于放置隔振件，垂直弹簧随载物平台的上下运动沿竖向导杆同步伸缩；所述活动支撑件的两侧对称设有凸轮组件，且活动支撑件与竖向导杆的上部活动连接，活动支撑件可沿竖向导杆自由移动进而压缩垂直弹簧；所述凸轮组件的一侧与活动支撑件可拆卸连接，以通过调节凸轮组件在活动支撑件上的位置进而调节凸轮组件的高度，凸轮组件的另一侧设有凸轮组，且凸轮组与横向导杆一侧的滚子相配合，以使垂直弹簧产生的正刚度和横弹簧产生的负刚度相抵消；所述横向导杆通过调节支撑件与固定座II活动连接；所述横向导杆上套有横弹簧，且横弹簧的一端与横向导杆固定连接，横弹簧的另一端与调节支撑件固定连接；当凸轮组推动滚子移动时，横向导杆同步移动使横弹簧被压缩产生负刚度。所述调节支撑件包括直线轴承I和直线轴承II，所述横向导杆活动设置在直线轴承II和直线轴承I内，且直线轴承II和直线轴承I通过连接组件与固定座II活动连接；所述连接组件对称设置在直线轴承II和直线轴承I的两侧。通过调节连接组件可以调节直线轴承II和直线轴承I之间的距离，同时还可以通过调节连接组件在固定座II上的位置调节横向导杆的高度，进而调节滚子的高度。所述连接组件包括横向滑杆I、横向滑杆II和竖向滑杆，所述横向滑杆I的一端与直线轴承II固定连接，横向滑杆I的另一端与竖向滑杆水平滑动连接；所述横向滑杆II的一端与直线轴承I固定连接，横向滑杆II的另一端与竖向滑杆水平滑动连接；所述横向滑杆I和横向滑杆II对称设置在竖向滑杆的两侧，且竖向滑杆与固定座II的支撑柱竖直滑动连接。所述竖向滑杆上设有水平的滑槽I，所述横向滑杆I和横向滑杆II对称设置在滑槽I内，且横向滑杆I和横向滑杆II通过滑槽I与竖向滑杆滑动连接。横向滑杆I和横向滑杆II均可以沿滑槽I水平滑动。所述固定座II上设有竖向滑槽II，且竖向滑杆通过竖向滑槽II与固定座II的支撑柱滑动连接。竖向滑杆可以沿竖向滑槽II竖直滑动。所述活动支撑件包括直线轴承III，所述直线轴承III套设在竖向导杆的上部，且直线轴承III的上部与载物平台固定连接，直线轴承III的下部与垂直弹簧的上端固定连接；载物平台向下运动时同步推动直线轴承III下移，直线轴承III压缩垂直弹簧1-1；所述凸轮组件对称设置在直线轴承III上，且凸轮组件与直线轴承III可拆卸连接。为了便于凸轮组件与直线轴承III之间的连接，所述凸轮组件与直线轴承III之间设有隔振平台，隔振平台固定套设在直线轴承III的上部，且载物平台通过隔振平台与直线轴承III固定连接；所述凸轮组件对称设置在隔振平台的两侧。为了便于凸轮组与隔振平台的连接，所述凸轮组与隔振平台之间设有连接板，所述连接板的一侧与隔振平台固定连接，连接板的另一侧与凸轮组可拆卸连接，以上下调节凸轮组在连接板上的位置。为了便于横弹簧的连接，所述横向导杆上套设有垫片，所述垫片活动设置在直线轴承II与直线轴承I之间，垫片的尺寸大于直线轴承II内圈的尺寸，且横弹簧的靠近滚子的一端与垫片固定连接。一种基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台的使用方法，包括如下步骤：a.根据载物平台的质量m0和垂直弹簧的刚度kv，计算对应的静平衡位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，包括固定座I(7)、垂直固定设置在固定座I(7)上部的竖向导杆(1)、套设在竖向导杆(1)上的垂直弹簧(1-1)和设置在固定座I(7)上方的载物平台(14)，其特征在于，所述垂直弹簧(1-1)的下端与固定座I(7)固定连接，垂直弹簧(1-1)的上端通过活动支撑件与载物平台(14)的下部固定连接；所述活动支撑件的两侧对称设有凸轮组件，且活动支撑件与竖向导杆(1)的上部活动连接；所述凸轮组件的一侧与活动支撑件可拆卸连接，凸轮组件的另一侧设有凸轮组(3)，且凸轮组(3)与横向导杆(12)一侧的滚子(4)相配合；所述横向导杆(12)通过调节支撑件与固定座II(8)活动连接；所述横向导杆(12)上套有横弹簧(10)，且横弹簧(10)的一端与横向导杆(12)固定连接，横弹簧(10)的另一端与调节支撑件固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，包括固定座I(7)、垂直固定设置在固定座I(7)上部的竖向导杆(1)、套设在竖向导杆(1)上的垂直弹簧(1-1)和设置在固定座I(7)上方的载物平台(14)，其特征在于，所述垂直弹簧(1-1)的下端与固定座I(7)固定连接，垂直弹簧(1-1)的上端通过活动支撑件与载物平台(14)的下部固定连接；所述活动支撑件的两侧对称设有凸轮组件，且活动支撑件与竖向导杆(1)的上部活动连接；所述凸轮组件的一侧与活动支撑件可拆卸连接，凸轮组件的另一侧设有凸轮组(3)，且凸轮组(3)与横向导杆(12)一侧的滚子(4)相配合；所述横向导杆(12)通过调节支撑件与固定座II(8)活动连接；所述横向导杆(12)上套有横弹簧(10)，且横弹簧(10)的一端与横向导杆(12)固定连接，横弹簧(10)的另一端与调节支撑件固定连接。


2.根据权利要求1所述的基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，其特征在于，所述调节支撑件包括直线轴承I(11)和直线轴承II(5)，所述横向导杆(12)活动设置在直线轴承II(5)和直线轴承I(11)内，且直线轴承II(5)和直线轴承I(11)通过连接组件与固定座II(8)活动连接；所述连接组件对称设置在直线轴承II(5)和直线轴承I(11)的两侧。


3.根据权利要求2所述的基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，其特征在于，所述连接组件包括横向滑杆I(15)、横向滑杆II(17)和竖向滑杆(16)，所述横向滑杆I(15)的一端与直线轴承II(5)固定连接，横向滑杆I(15)的另一端与竖向滑杆(16)滑动连接；所述横向滑杆II(17)的一端与直线轴承I(11)固定连接，横向滑杆II(17)的另一端与竖向滑杆(16)滑动连接；所述横向滑杆I(15)和横向滑杆II(17)对称设置在竖向滑杆(16)的两侧，且竖向滑杆(16)与固定座II(8)滑动连接。


4.根据权利要求3所述的基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，其特征在于，所述竖向滑杆(16)上设有水平的滑槽I，所述横向滑杆I(15)和横向滑杆II(17)对称设置在滑槽I内，且横向滑杆I(15)和横向滑杆II(17)通过滑槽I与竖向滑杆(16)滑动连接。


5.根据权利要求4所述的基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，其特征在于，所述固定座II(8)上设有竖向滑槽II，且竖向滑杆(16)通过竖向滑槽II与固定座II(8)的支撑柱(6)滑动连接。


6.根据权利要求2-5任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵峰，季进臣，叶侃，骆泉添，谢欢，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41