[发明专利]一种超低频隔振器的设计方法

权利要求书

1.一种超低频隔振器的设计方法，具体包括如下步骤：

1)需要设计的超低频隔振器包括隔振承载台板(1)，所述隔振承载台板(1)连接承载杆(2)，所述承载杆(2)与上滑动轴承(8)、下滑动轴承(9)、上部壳体(4)、下部壳体(5)、基座(7)同轴安装，所述下滑动轴承(9)下面与基座(7)固接，所述下滑动轴承(9)上面固接所述下部壳体(5)，所述下部壳体(5)上面固接所述上部壳体(4)，所述上部壳体(4)上面固接所述上滑动轴承(8)，其特征在于，所述上部壳体(4)内壁上设有上外部环形永磁体(11)，所述下部壳体(5)内壁上设有下外部环形永磁体(13)，所述上外部环形永磁体(11)中设有上内部环形永磁体(10)，所述下外部环形永磁体(13)中设有下内部环形永磁体(12)，所述上内部环形永磁体(10)和所述下内部环形永磁体(12)与所述承载杆(2)同轴安装，并固定在承载杆(2)上，所述上内部环形永磁体(10)和所述上外部环形永磁体(11)同轴安装，所述下内部环形永磁体(12)和所述下外部环形永磁体(13)同轴安装，所述承载杆(2)延伸至所述基座(7)中连接螺旋弹簧(15)上端，所述螺旋弹簧(15)下端安装在基座(7)的中心轴体上；

2)根据壳体结构尺寸、承载杆结构尺寸、装配要求和最大负刚度强度值初步确定上内部环形永磁体的内半径r₁₁、外半径r₁₂，上外部环形永磁体的内半径r₁₃和外半径r₁₄取值范围；

3)改变上内部环形永磁体与上外部环形永磁体间的气隙宽度ω₁，根据确认的上内部环形永磁体的内半径r₁₁、外半径r₁₂，上外部环形永磁体的内半径r₁₃和外半径r₁₄取值范围，确定ω₁取值范围，在取值范围内改变ω₁，取负刚度值最大时的ω₁，根据确认的ω₁、壳体结构尺寸、承载杆结构尺寸和装配要求从而确认上内部环形永磁体的内半径r₁₁、外半径r₁₂，上外部环形永磁体的内半径r₁₃和外半径r₁₄具体取值；

4)改变上内部环形永磁体的高度h₁和上外部环形永磁体的高度h₂或保持二者高度相等并同时变化或保持二者高度存在差值并同时变化或保持其中一个高度不变，另一个高度变化；以观察在中心平衡位置的刚度特性曲线存在的凹凸特性变化；

5)通过凹凸特性曲线，合并上凸下凹曲线形成新负刚度特性曲线，分析凹凸特性曲线匹配规律，以确定合并后组合并联负刚度磁弹簧的负刚度特性的二次非线性分量变为零，从而确定上部负刚度磁弹簧的上内部环形永磁体的高度h₁和上外部环形永磁体的高度h₂和下部负刚度磁弹簧的下内部环形永磁体的高度h₃和下外部环形永磁体的高度h₄，凹凸特性曲线匹配双磁环所取磁环半径和气隙宽度的值不变，且根据结构装配要求，从而确定下部负刚度磁弹簧的下内部环形永磁体与下外部环形永磁体间的气隙宽度ω₂、下内部环形永磁体的内半径r₂₁、外半径r₂₂，下外部环形永磁体的内半径r₂₃和外半径r₂₄，r₂₁＝r₁₁,r₂₂＝r₁₂,r₂₃＝r₁₃,r₂₄＝r₁₄；

6)确认上部负刚度磁弹簧的上内部环形永磁体和上外部环形永磁体的结构参数、下部负刚度磁弹簧的下内部环形永磁体和下外部环形永磁体的结构参数，在组合负刚度磁弹簧的工作区域获得较大的负刚度特性同时减小强负刚度值带来强非线性特性的干扰，优化系统的隔振稳定性；

7)根据正负刚度并联原理，负刚度磁弹簧需要并联承载螺旋弹簧结合使用，根据结构参数和磁环参数的数值计算组合负刚度磁弹簧的负刚度特性，设计承载螺旋弹簧所需要刚度特性，确认承载螺旋弹簧的刚度值，从而设计承载螺旋弹簧的参数。