本申请提供一种振动和位移控制的减振装置以及设计方法，减振装置包括：基座部；其上设置有至少两个第一安装孔，两个第一安装孔沿第一预设方向间隔设置，且第一安装孔沿第一预设方向延伸设置；上承载部，其上设置有至少两个第二安装孔，两个第二安装孔沿第一预设方向间隔设置；至少两个减振组件，两个减振组件镜像对称设置且分别连接基座部和上承载部；减振组件包括：摆臂部，其的一端沿第一预设方向活动设置在第一安装孔中、另一端沿第一预设方向活动设置在第二安装孔中；弹性支撑部，其的一端连接在基座部上，另一端连接在摆臂部上，弹性支撑部与基座部之间呈预设的安装角度。解决现有技术中的机械系统位移量大、弹性元件易疲劳失效的问题。失效的问题。失效的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种振动和位移控制的减振装置及其设计方法
[0001]本申请涉及减振装置
，更具体地说，是涉及一种振动和位移控制的减振装置及其设计方法。
技术介绍
[0002]机械系统在工作过程中会普遍产生振动现象；当振动偏大时，会影响机械系统工作的稳定性与可靠性能；不仅会导致机械系统无法正常工作，还会造成零部件疲劳失效问题；因此，有必要对机械系统进行振动控制。隔振技术作为机械系统振动控制的一个重要研究分支，越来越受到科研人员的重视，并在机械、汽车、航天、建筑、电子、电器等多个领域得到了广泛的应用。当前使用较多的隔振器包括：弹簧—阻尼隔振器，橡胶弹簧隔振器与空气弹簧隔振器。
[0003]在中低频(10Hz—100Hz)振动方面，上述三种隔振器的隔振效果一般，隔振率一般不超过85％，而且频率越低，隔振效果越差。为了提高中低频隔振效果，现有隔振器通常采用降低弹性元件(例如普通弹簧、橡胶弹簧、空气弹簧)的刚度，但是这又会造成机械系统位移量变大与弹性元件疲劳失效问题。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
[0005]本申请的目的在于提供一种振动和位移控制的减振装置以及其设计方法，解决现有技术中的隔振技术为提高隔振效果而降低弹性元件的刚度，以导致机械系统位移量大、弹性元件易疲劳失效的问题。
[0006]为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：
[0007]本申请提供一种振动和位移控制的减振装置，包括：基座部；基座部上设置有至少两个第一安装孔，两个第一安装孔沿第一预设方向间隔设置，且第一安装孔沿第一预设方向延伸设置；
[0008]上承载部，上承载部上设置有至少两个第二安装孔，两个第二安装孔沿第一预设方向间隔设置，且第二安装孔沿第一预设方向延伸设置；
[0009]至少两个减振组件，两个减振组件镜像对称设置且分别连接基座部和上承载部；
[0010]减振组件包括：
[0011]摆臂部，摆臂部的一端沿第一预设方向活动设置在第一安装孔中、另一端沿第一预设方向活动设置在第二安装孔中；
[0012]弹性支撑部，弹性支撑部的一端连接在基座部上，另一端连接在摆臂部上，弹性支撑部与基座部之间呈预设的安装角度。
[0013]在一个实施例中，摆臂部包括：
[0014]摆臂杆；
[0015]弹性衬套，弹性衬套连接在摆臂杆的两端，且摆臂杆通过两端的弹性衬套分别连
接第一安装孔和第二安装孔。
[0016]在一个实施例中，摆臂杆位于基座部朝向上承载部的方向且逐渐向外侧倾斜延伸。
[0017]在一个实施例中，弹性衬套包括：
[0018]螺栓，螺栓具有两侧的挡块，以及中间的螺栓杆，螺栓杆穿设在第一安装孔内；
[0019]橡胶层，橡胶层包裹螺栓杆，并卡嵌在第一安装孔内。
[0020]在一个实施例中，基座部上设置有连接座，第一安装孔设置在连接座上；
[0021]摆臂杆的两端分别开设有卡槽，卡槽套设在连接座上，螺栓杆穿设在卡槽和第一安装孔内。
[0022]在一个实施例中，上承载部包括：
[0023]中间支架，第二安装孔开设在中间支架上，摆臂部活动连接在中间支架上；
[0024]弹性垫；弹性垫连接在中间支架上背离减振组件的一侧；
[0025]浮动平台，浮动平台连接在弹性垫上。
[0026]在一个实施例中，弹性支撑部为弹簧，弹簧与基座部的表面之间形成安装角度α，安装角度α的范围为30
°
～60
°
。
[0027]另一方面，基于相同的构思，本申请还提出一种减振装置的设计方法，应用于如上所述的减振装置，其中设计方法包括步骤：
[0028]根据预设的激励频率，计算出与之匹配的系统固有频率的范围，其中计算公式为：
[0029][0030]其中，f1是预设的激励频率，f2是系统固有频率；
[0031]根据系统固有频率、浮动平台质量、弹性支撑部的根数、以及安装角度，计算得到弹性支撑部的刚度，计算公式为：
[0032][0033]其中，K2是弹性支撑部的刚度，M是浮动平台的质量，m是弹性支撑部的根数，f2是系统固有频率，α是安装角度，α的范围为30
°
～60
°
；
[0034]根据基座部的长度确定摆臂部的长度，计算公式为：
[0035][0036]其中，L为摆臂长度，a为基座部在第一预设方向的预设长度；
[0037]当基座部受振产生高度方向的Z向位移量Dz(t)时，摆臂部在第一预设方向产生Y向位移，假设摆臂部在第二安装孔的连接点为支点发生旋转运动，摆臂部在第一安装孔内产生的高度方向的位移为D
z
(t)，计算得到摆臂部在第一预设方向上的位移D
y
，计算公式为：
[0038][0039]通过摆臂部在第一预设方向上的位移D
y，
计算得到摆臂部在第一安装孔的侧向间隙ζ，其中计算公式为：
[0040][0041]在一个实施例中，根据系统固有频率、浮动平台质量、弹性支撑部的根数、以及安装角度，计算得到弹性支撑部的刚度的步骤具体包括：
[0042]在将弹性垫的静态最大压缩量设置为5mm时，计算弹性垫的刚度K1，其中计算公式为：
[0043][0044]其中，M是浮动平台的质量，n是弹性垫的个数，g为9.8。
[0045]上述橡胶弹垫的刚度设计过程中：为了保证橡胶弹垫在工作过程中不发生疲劳失效问题，要求橡胶弹垫静态最大压缩量不大于5mm；在满足可靠性的前提下，为了使隔振性能最优，将橡胶弹垫设计的尽可能的软；因此，根据橡胶弹垫静态最大压缩量为5mm来设计其刚度。
[0046]通过系统固有频率f2与浮动平台的质量M的关系，计算得到系统等效刚度K'，其中公式为：
[0047]K'＝f
22
·
M；
[0048]通过弹性支撑部与弹性垫组形成串联减振系统，计算得到系统等效刚度，其中公式为：
[0049][0050]因此，获得
[0051]根据弹性垫的刚度K1，计算得到弹性支撑部的刚度。
[0052]在一个实施例中，摆臂部设置有4个，其长度为320mm；
[0053]弹性支撑部设置有4个，其安装角度α为60
°
。
[0054]本申请提供的一种振动和位移控制的减振装置及其设计方法的有益效果至少在于：通过将基座部设置在振动源上，上承载部用于承载目标器件，使目标器件在减振组件的作用下实现减振。当基座部接收到振动时，两侧的减振组件的摆臂部在第一安装孔和第二安装孔内进行相向或背向的移动，移动过程中通过倾斜设置的弹性支撑部进行弹性缓冲，实现减振。由于摆臂部倾斜设置，对竖直方向的振动位移通过摆臂部进行传递，由于摆臂部沿第一预设方向的滑移，导致摆臂部进行传递的振动位移变小，从而振动传递到上承载部上的振动位移变小本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种振动和位移控制的减振装置，其特征在于，包括：基座部；所述基座部上设置有至少两个第一安装孔，两个所述第一安装孔沿第一预设方向间隔设置，且第一安装孔沿第一预设方向延伸设置；上承载部，所述上承载部上设置有至少两个第二安装孔，两个所述第二安装孔沿第一预设方向间隔设置，且第二安装孔沿第一预设方向延伸设置；至少两个减振组件，两个所述减振组件镜像对称设置且分别连接所述基座部和所述上承载部；所述减振组件包括：摆臂部，所述摆臂部的一端沿第一预设方向活动设置在所述第一安装孔中、另一端沿第一预设方向活动设置在所述第二安装孔中；弹性支撑部，所述弹性支撑部的一端连接在所述基座部上，另一端连接在所述摆臂部上，所述弹性支撑部与所述基座部之间呈预设的安装角度。2.如权利要求1所述的一种振动和位移控制的减振装置，其特征在于，所述摆臂部包括：摆臂杆；弹性衬套，所述弹性衬套连接在所述摆臂杆的两端，且所述摆臂杆通过两端的所述弹性衬套分别连接所述第一安装孔和所述第二安装孔。3.如权利要求2所述的一种振动和位移控制的减振装置，其特征在于，所述摆臂杆位于所述基座部朝向上承载部的方向且逐渐向外侧倾斜延伸。4.如权利要求2所述的一种振动和位移控制的减振装置，其特征在于，所述弹性衬套包括：螺栓，所述螺栓具有两侧的挡块，以及中间的螺栓杆，所述螺栓杆穿设在所述第一安装孔内；橡胶层，所述橡胶层包裹所述螺栓杆，并卡嵌在所述第一安装孔内。5.如权利要求4所述的一种振动和位移控制的减振装置，其特征在于，所述基座部上设置有连接座，所述第一安装孔设置在所述连接座上；所述摆臂杆的两端分别开设有卡槽，所述卡槽套设在所述连接座上，所述螺栓杆穿设在所述卡槽和所述第一安装孔内。6.如权利要求4所述的一种振动和位移控制的减振装置，其特征在于，所述上承载部包括：中间支架，所述第二安装孔开设在所述中间支架上，所述摆臂部活动连接在所述中间支架上；弹性垫；所述弹性垫连接在所述中间支架上背离所述减振组件的一侧；浮动平台，所述浮动平台连接在所述弹性垫上。7.如权利要求1所述的一种振动和位移控制的减振装置，其特征在于，所述弹性支撑部为弹簧，所述弹簧与基座部的表面之间形成安装角度α，所述安装角度α的范围为30
°<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宏楠，陆建勋，阳娣莎，谢能烽，张宝，李和言，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：
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