[发明专利]一种分段负刚度机构及带有该机构的减振装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于滚轮-可运动移动凸轮结构的分段负刚度机构及带有该机构的减振装置，属于振动控制领域。

背景技术

刚度k的一般定义是弹性元件所受载荷对它引起的变形的微分，即当载荷随变形增加而增加时，刚度为正；载荷随变形的改变而不变时，刚度为零；载荷随变形的增加而减小时，刚度为负。

随着科技的发展，目前机械领域中已有效地控制了高频段的振动，低频段的振动还没有得到有效解决。为此，对低频段振动的控制需要系统具有低的刚度。

负刚度元件具有承载能力大、变形小、可控性好、固有频率低的优点。

一些传统的实现负刚度结构主要有框架结构、压杆结构、倒立摆结构等，但由于结构复杂，实际应用非常少。因此，需要一种结构简单的负刚度机构能广泛地应用到工程实际中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种结构简单、适用范围广的基于滚轮-可运动移动凸轮结构的分段负刚度机构及带有该机构的减振装置。

本发明采用如下技术方案：

一种分段负刚度机构，其包括外框架、预压缩弹性伸缩推杆和沿竖直方向运动的移动凸轮；所述移动凸轮设在所述外框架内且悬空，所述预压缩弹性伸缩推杆的一端通过其上的预压缩弹簧保持压紧状态，其另一端上设有贴合移动凸轮的外表面滚动的滚轮，所述预压缩弹性伸缩推杆的数量大于等于2个，所述预压缩弹性伸缩推杆分别以移动凸轮为中心呈放射状水平均布，所述滚轮与移动凸轮之间为受压滚动。所述压缩形变机构对嵌套在杆套中推杆施加有向外的推力。

进一步的，所述预压缩弹性伸缩推杆还包括推杆、杆套和设置在杆套内的压缩形变机构，所述推杆一端嵌套在杆套内且受到压缩形变机构将其推出杆套的作用力，所述滚轮设置在推杆的另一端上。

进一步的，所述压缩形变机构包括预压缩弹簧，所述压缩形变机构还包括用于水平支撑预压缩弹簧的导杆，所述推杆、杆套、导杆和预压缩弹簧同轴水平设置。进一步的，所述预压缩弹性伸缩推杆还包括直线轴承，所述直线轴承设置在相互嵌套且能相对运动的推杆和杆套之间。

进一步的，所述直线轴承的数量和规格相同。

进一步的，所述预压缩弹性伸缩推杆的预压缩量均相同。

进一步的，所述移动凸轮是上、下为半圆形，且中间为矩形的组合移动凸轮形状。

进一步的，本发明还包括设置在所述移动凸轮上端的上吊杆和设置在所述外框架底部的下吊杆，所述上吊杆和下吊杆均通过定位轴承定位连接。

一种带有所述的分段负刚度机构的减振装置，其包括所述分段负刚度机构、动力吸振器和减振系统；所述分段负刚度机构和减振系统并联在动力吸振器和地之间；所述减振系统包括主振系、阻尼器、上弹簧和下弹簧；所述上弹簧和阻尼器并联接在动力吸振器和主振系之间，所述主振系经下弹簧接地。

本发明的有益效果如下：本发明是基于滚轮-移动凸轮装置的分段负刚度机构，

结构简单，变形小，可控性好，应用范围广，通过弹簧在水平方向的压缩、拉伸，能够实现竖直方向系统的负刚度。

带有滚轮-移动凸轮装置的分段负刚度机构的减振装置，通过理论分析和仿真研究，此装置具有很好的减振效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中Ⅰ部分的局部放大图。

图3为图1中Ⅱ部分的局部放大图。

图4为本发明中分段负刚度机构的工作状态示意图。

图5为基于工程应用软件ADAMS仿真的本发明的力F与位移x的分段关系曲线。

图6为不同ε时无量纲的刚度曲线示意图。

图7为带有分段负刚度机构的减振装置的结构示意图。

图8为在相同参数条件下带有分段负刚度机构的减振装置与无负刚度系统的幅频曲线对比图。

其中，1移动凸轮、2预压缩弹性伸缩推杆、2-1推杆、2-2滚轮、3预压缩弹簧、4导杆、5杆套、6外框架、7上吊环、8下吊环、9直线轴承、10分段负刚度机构、11主振系、12动力吸振器、13阻尼器、14上弹簧、15下弹簧、16减振系统、17定位轴承、18平衡位置。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和要点更加清楚，下面结合图1-图8和具体实例对发明进行清楚、完整地描述。