[发明专利]一种超低频隔振器及其设计方法

权利要求书

1.一种超低频隔振器，其特征在于：包括隔振承载台板(9)、矩形壳体(11)、上部刚性杆(10)、下部刚性杆(14)、上调节机构、下调节机构、具有负刚度特性的负刚度元件以及具有正刚度特性的线性弹性元件(26)；所述隔振承载台板(9)位于矩形壳体(11)外部且与上部刚性杆(10)固定连接，所述上部刚性杆(10)通过上调节机构与矩形壳体(11)连接，所述线性弹性元件(26)位于矩形壳体(11)内且与下部刚性杆(14)固定连接，所述下部刚性杆(14)通过下调节机构与矩形壳体(11)连接；所述负刚度元件包括中心矩形永磁体(20)、左侧矩形永磁体(21)以及右侧矩形永磁体(19)，所述中心矩形永磁体(20)的一端与上部刚性杆(10)固定连接，另一端与下部刚性杆(14)固定连接，所述左侧矩形永磁体(21)位于中心矩形永磁体(20)的左侧且与矩形壳体(11)的内侧壁固定连接，所述右侧矩形永磁体(19)位于中心矩形永磁体(20)的右侧且与矩形壳体(11)的内侧壁固定连接，所述左侧矩形永磁体(21)、中心矩形永磁体(20)和右侧矩形永磁体(19)互相平行，并且其垂向中心线位于同一平面上；

超低频隔振器的设计方法包括如下步骤：

步骤一、根据超低频隔振器的承载力确定线性弹性元件(26)的正刚度幅值；

步骤二、根据超低频隔振器的固有频率的设计要求，确定隔振器的总体刚度值，并根据步骤一中确定的线性弹性元件(26)的正刚度幅值，进一步确定中心矩形永磁体(20)、左侧矩形永磁体(21)以及右侧矩形永磁体(19)构成的负刚度元件的负刚度特性的幅值；

步骤三、根据低频隔振器的体积约束，确定中心矩形永磁体(20)的高度a₁，以及中心矩形永磁体(20)的宽度c₁、左侧矩形永磁体(21)以及右侧矩形永磁体(19)的宽度c以及相邻永磁体间中心距h；

步骤四、随机确定中心矩形永磁体(20)长度b₁、左侧矩形永磁体(21)以及右侧矩形永磁体(19)长度b，调整左侧矩形永磁体(21)和右侧矩形永磁体(19)的高度a的值，直到负刚度元件的负刚度特性的非线性分量变为零，实现负刚度元件的线性负刚度特性；

步骤五、计算负刚度元件的线性负刚度特性的幅值是否与步骤二中确定的幅值一致，如果不一致的情况下，则调整中心矩形永磁体(20)长度b₁、左侧矩形永磁体(21)以及右侧矩形永磁体(19)长度b，直至线性负刚度的幅值与步骤二中确定的幅值一致。

2.根据权利要求1所述的一种超低频隔振器，其特征在于：所述上调节机构包括第一弹性片簧(15)、第二弹性片簧(16)、第一螺杆(8)以及第二螺杆(5)，所述第一弹性片簧(15)的一端与上部刚性杆(10)固定连接，另一端与第一螺杆(8)固定连接，所述第二弹性片簧(16)的一端与上部刚性杆(10)固定连接，另一端与第二螺杆(5)固定连接，所述第一弹性片簧(15)和第二弹性片簧(16)沿上部刚性杆(10)的轴线对称；所述第一螺杆(8)穿过矩形壳体(11)上的第一通孔(23)后配合有第一螺钉(7)，所述第二螺杆(5)穿过矩形壳体(11)上的第二通孔(22)后配合有第二螺钉(6)，所述第一通孔(23)和第二通孔(22)分别靠近矩形壳体(11)的顶端。

3.根据权利要求1所述的一种超低频隔振器，其特征在于：所述下调节机构包括第三弹性片簧(17)、第四弹性片簧(18)、第三螺杆(3)以及第四螺杆(1)，所述第三弹性片簧(17)的一端与下部刚性杆(14)固定连接，另一端与第三螺杆(3)固定连接，所述第四弹性片簧(18)的一端与下部刚性杆(14)固定连接，另一端与第四螺杆(1)固定连接，所述第三弹性片簧(17)和第四弹性片簧(18)沿下部刚性杆(14)的轴线对称；所述第三螺杆(3)穿过矩形壳体(11)上的第三通孔(24)后配合有第三螺钉(4)，所述第四螺杆(1)穿过矩形壳体(11)上的第四通孔(25)后配合有第四螺钉(2)，所述第三通孔(24)和第四通孔(25)分别靠近矩形壳体(11)的中部。

4.根据权利要求1所述的一种超低频隔振器，其特征在于：所述左侧矩形永磁体(21)的长、宽、高与右侧矩形永磁体(19)的长、宽、高分别相等。

5.根据权利要求1所述的一种超低频隔振器，其特征在于：所述左侧矩形永磁体(21)、中心矩形永磁体(20)和右侧矩形永磁体(19)的水平方向为磁化方向，且相邻永磁体间的磁极相同。