一种可调节的扩大准零刚度的隔振平台制造技术

本发明专利技术涉及工程中的隔振技术领域,具体涉及一种可调节的扩大准零刚度的隔振平台，主要由调节装置，U型弹性结构以及X型隔振平台组成。其中，调节装置可以通过一个齿轮放大扭矩系统来实现一种省力的方式来扭动螺母，从而调节水平弹簧的预压力；U型弹性结构在一定水平运动范围内并不起作用，当运动幅值增大，或者载荷加大时，U型结构中的水平弹簧会与底部支座接触，从而产生从零开始逐渐增大的正刚度；整个X型隔振平台可以实现有利的非线性刚度和阻尼，特别的是该平台在受到一定的载荷下会出现准零刚度甚至负刚度，这对结构的稳定性不利，同时降低了隔振性能，而U型弹性结构装置可以提供一个在垂直方向的从零刚度到正刚度的刚度曲线。刚度曲线。刚度曲线。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节的扩大准零刚度的隔振平台


[0001]本专利技术涉及隔振
，尤其涉及基于仿生型结构的可调非线性刚度阻尼，加宽的准零刚度范围以及基于齿轮驱动的省力调节的隔振装置、平台。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]在工程中，隔振平台被广泛的应用，例如，汽车座椅的悬置系统，机械系统中精密仪器的隔振平台，土木工程中结构的隔振层设计，这些隔振系统不仅可以应用在民用领域，在优化设计下也能应用在航空器、船舶、导弹发射等航空航天军事领域的振动保护。
[0004]隔振领域有被动隔振，主动隔振以及半主动隔振等隔振方式。其中被动隔振技术无耗能，无需使用传感器、控制器等设备，且不依赖于实时监控，安全稳定，成本低廉。在优化设计下，被动隔振技术可以实现主动隔振的效果并可以广泛使用。
[0005]隔振系统从数学建模分析来看，可以分为线性隔振系统和非线性隔振系统两种类型。其中，线性系统动力学模型简单，容易分析，但存局限性，无法深入分析一些振动机理，同时忽略了非线性项可能带来的有利现象。虽然非线性系统建模较为复杂，分析存在难度，但是有着线性系统无法实现的优势，比如可以深入分析系统的非线性现象，并在工程中利用这些非线性现象来实现更具优势产品性能、结构设计，例如利用非线性来提高系统的隔振性能。
[0006]对于日渐提高的隔振要求，比如低频隔振、更宽的隔振频率范围，最小的共振峰值等，隔振系统的刚度和阻尼需要优化设计来实现最佳的隔振效果。在线性隔振系统的参数设计中，降低系统刚度可以实现低频隔振，同时加宽的隔振频带，但会导致隔振平台承载能力下降；阻尼系数增大会使得共振峰的振动幅值减小，但会恶化高频区域的隔振性能，这些都是线性系统无法解决问题。
[0007]相反的，在优化设计下的非线性隔振系统可以解决以上问题，提升整个系统全方位的隔振性能。比如，可利用结构的几何非线性来设计超低动刚度同时提高静力承载能力，即：高静刚度低动刚度(高静低动)的非线性刚度，甚至可实现准零刚度，此时隔振系统可实现超低频隔振，1Hz以上有效隔振，甚至全频隔振。但现有的一些准零刚度技术还存在一些，比如准零刚度的范围过窄，不稳定等，需要进一步的优化设计去解决这些问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种可调节的、加宽的准零刚度范围的隔振装置，旨在解决现有技术中存在的被动隔振装置的准零刚度范围过窄，运动不稳定，承载能力差，参数调节困难等技术问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0010]本专利技术提出了一种可调节的扩大准零刚度的隔振平台，包括：
[0011]X型隔振平台，其包括X型结构、上平台和底座，所述的X型结构顶部与上平台相连，
底部与底座相连；
[0012]调节装置，其与X型结构相连，驱动X型结构升降；调节水平弹簧的预紧力，可以实现上平台升降，并且提供X型结构的垂直向刚度，而通过该调节装置，该刚度可以分别实现正、负或零刚度；
[0013]U型弹性结构，其包括U型接口、弹簧以及底部支座；所述的所述U型接口的非接口位置固定在上平台上，U型口内水平安装所述的弹簧；所述的底部支座安装在所述底座上，当弹簧与底座支座接触时，水平弹簧产生拉伸变形，为系统提供垂直方向的正刚度。
[0014]作为进一步的技术方案，所述的调节装置为自动驱动装置或手动驱动装置。
[0015]作为进一步的技术方案，所述的自动驱动装置包括电机和与电机相连的齿轮传动系统，通过齿轮组实现省力调节功能。
[0016]作为进一步的技术方案，所述的手动驱动装置包括旋转手柄和与手柄相连的齿轮传动系统。
[0017]作为进一步的技术方案，所述的底部支座包括固定夹具，所述的固定夹具上部夹持一个夹片，在高度方向，所述夹片与固定夹具相对位置可调。
[0018]作为进一步的技术方案，所述X型结构的底部设有第一轴和第二轴，所述的第二轴与螺母相连，第一轴固定在底座并可转动；所述的螺母与螺纹杆配合，调节装置驱动螺纹杆旋转。
[0019]作为进一步的技术方案，还包括一个水平弹簧，所述的水平弹簧一端与螺母相连，另外一端与X型结构底部的第一轴相连。
[0020]作为进一步的技术方案，所述的底座包括一个外框架，在所述外框架设有与第一轴配合的滑动槽以及用于固定第二轴的固定端。
[0021]上述的调节装置可以通过一个齿轮放大扭矩系统来实现一种省力的方式来扭动螺母，从而调节水平弹簧的预压力；U型弹性结构在一定水平运动范围内并不起作用，当运动幅值增大，或者载荷加大时，U型结构中的水平弹簧会与底部的一个底部支座接触，从而产生从零开始逐渐增大的正刚度；X型隔振平台由上平台、底座以及X型结构组成，其中，X型结构由转动杆，轴承，轴，水平弹性件等组成。整个X型隔振平台可以实现有利的非线性刚度和阻尼，特别的是该X平台在受到一定的载荷下会出现准零刚度甚至负刚度，这对结构的稳定性不利，同时降低了隔振性能，而U型弹性结构装置可以提供一个在垂直方向的从零刚度到正刚度的刚度曲线。通过优化设计，X型结构的负刚度和U型弹性结构的正刚度可以相互抵消从而实现一个加宽的准零刚度范围，同时这个合成的刚度曲线是一条光滑曲线。
[0022]与已有的结构相比，本专利技术有以下创新：
[0023](1)系统的刚度调节装置采用齿轮传动系统，使得调节过程更为省力，同时可有电机驱动或者手动驱动两种调节方式。
[0024](2)齿轮系统的设计利用齿轮之间力的传递以及力矩的传递的关系，将输入力矩放大到输出力矩，放大效果可由几倍到几百倍。通过齿轮尺寸的设计可以决定这个放大倍数。
[0025](3)U型弹性结构的设计是为了加宽系统的准零刚度范围、提高隔振性能、增加稳定性，具体地，当X型结构压缩或者运动幅值到达一定程度时U型弹性结构与底部支座接触从而产生弹簧拉力，为系统提供一个从零开始慢慢增长的正刚度，从而抵消X型结构此时的
负刚度，使得准零刚度的范围加宽，U型弹性的核心作用是与X型结构的刚度耦合，产生一条光滑连续的刚度曲线同时具有加宽的准零刚度范围。
[0026](4)U型弹性结构在与底部支座接触后会产生逐渐增长的正刚度，从而提高了系统的承载能力，解决了X型结构的负刚度带了的不稳定，在大载荷、大振幅下可能会坍塌的问题。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的整体设计框架；
[0028]图2为齿轮放大系统的设计框架；
[0029]图3为本专利技术的模型设计图；
[0030]图4(a)X型结构的刚度曲线；图4(b)X型结构同U型弹性结构耦合的刚度曲线；图4(c)不同工作位置的振动传递率；
[0031]图5(a)本专利技术的优化后的耦合作用下扩大的准零刚度曲线；图5(b)本专利技术的优化后的不同工作位置的振动传递率；
[0032]图6为本专利技术电机驱动的三维模型示意图；
[0033]图7为本专利技术手动驱动的三维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调节的扩大准零刚度的隔振平台，其特征在于，包括：X型隔振平台，其包括X型结构、上平台和底座，所述的X型结构顶部与上平台相连，底部与底座相连；调节装置，其与X型结构相连，驱动X型结构升降；U型弹性结构，其包括U型接口、弹簧以及底部支座；所述的所述U型接口的非接口位置固定在上平台上，U型口内水平安装所述的弹簧；所述的底部支座安装在所述底座上，当弹簧与底座支座接触时，水平弹簧产生拉伸变形，为系统提供垂直方向的正刚度。2.如权利要求1所述的可调节的扩大准零刚度的隔振平台，其特征在于，所述的调节装置为自动驱动装置或手动驱动装置。3.如权利要求2所述的可调节的扩大准零刚度的隔振平台，其特征在于，所述的自动驱动装置包括电机和与电机相连的齿轮传动系统，通过齿轮组实现省力调节功能。4.如权利要求2所述的可调节的扩大准零刚度的隔振平台，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：景兴建，
申请(专利权)人：景兴建，
类型：发明
国别省市：