[发明专利]一种非线性弹簧组结构及其使用方法

权利要求书

1.一种非线性弹簧组结构，其特征在于：包括相互套装的圆筒结构和套筒结构，所述圆筒结构包括第一安装板，在第一安装板上垂直设有多个同轴套装的圆筒，在相邻的两个圆筒之间安装有弹性元件，弹性元件沿弹性方向设有安装端和自由端，弹性元件安装端固定安装在第一安装板上，弹性元件自由端朝向套筒结构；所述套筒结构包括第二安装板，在第二安装板上垂直设有多个同轴套装的套筒，套筒能够滑动套入相邻的两个圆筒之间并对相应的弹性元件进行压缩。

2.根据权利要求1所述的一种非线性弹簧组结构，其特征在于，所述圆筒结构还包括安装杆，安装杆一端固定安装在第一安装板中部，安装杆另一端朝向套筒结构；所述圆筒包括从中心往外的第一圆筒、第二圆筒、第三圆筒和第四圆筒，所述套筒包括从中心往外的第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒，所述弹性元件包括第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件；第一弹性元件安装在第一圆筒和第二圆筒之间，第二弹性元件安装在第二圆筒和第三圆筒之间，第三弹性元件安装在第三圆筒和第四圆筒之间，第一套筒能够滑动套装在安装杆上，第二套筒能够滑动套入第一圆筒和第二圆筒之间并对第一弹性元件进行压缩，第三套筒能够滑动套入第二圆筒和第三圆筒之间并对第二弹性元件进行压缩，第三套筒能够滑动套入第三圆筒和第四圆筒之间并对第三弹性元件进行压缩。

3.根据权利要求2所述的一种非线性弹簧组结构，其特征在于，所述第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件的长度相同，它们各自的自由端均处于同一竖平面；所述第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒的长度逐渐变大或变小。

4.根据权利要求2所述的一种非线性弹簧组结构，其特征在于，所述第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒的长度相同，它们各自朝向圆筒结构的一端均处于同一竖平面；所述第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件的长度逐渐变大或变小。

5.根据权利要求1～4任一所述的一种非线性弹簧组结构，其特征在于，所述弹性元件选用螺旋弹簧。

6.一种非线性弹簧组结构的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：弹簧组结构内的所有弹性元件的弹性系数相同，设弹性系数均为K；

S2：当第一安装板或第二安装板受到压力时，套筒结构套入圆筒结构内，第四套筒和第三弹性元件接触并对第三弹性元件进行压缩，其余弹性元件保持自由状态，此时弹性系数为K；随着套筒结构继续套装圆筒结构内，第三套筒和第二弹性元件接触并对第二弹性元件进行压缩，第一弹性元件保持自由状态，此时弹性系数为2K；

S3：假设弹性元件个数无限，以此类推，随着套筒结构逐渐套入圆筒结构，弹簧组结构的弹性系数逐渐增大，从而使得弹簧组结构的弹力大小和弹性形变量呈函数关系。

7.根据权利要求6所述的一种非线性弹簧组结构的使用方法，其特征在于，根据弹性系数的不同，弹簧组结构的弹力大小和弹性形变量能够呈1.5次函数关系、二次函数关系或三次函数关系。