專利名稱：一種基于正負剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于正負剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，本實用新型適用于低頻激勵環(huán)境下的機器設備隔振，如車輛懸架、座椅、駕駛室、各種精密測量儀器，以及建筑結構抗震等。
技術背景線性隔振技術已經非常成熟，但是在低頻激勵環(huán)境下(如車輛座椅、精密測量儀器等)，線性隔振有著低頻隔振效果好和靜態(tài)位移大的矛盾，因此，在低頻隔振的研究中，被動非線性隔振技術、主動、半主動隔振技術正在廣泛的研究。其中，主動、半主動隔振理論上可以獲得很好的低頻隔振效果，但是損耗外界能量較大且成本高。相比之下被動非線性隔振也可以實現(xiàn)超低頻隔振，且不需要外界能量輸入，成本較低。目前應用較多的為空氣彈簧，尤其在車輛懸架和座椅上?？諝鈴椈删哂蟹蔷€性剛度特性，可以實現(xiàn)靜態(tài)位移較小，動態(tài)剛度較低。但是，有關文獻研究表明，空氣彈簧隔振最低激勵頻率為2-3赫茲。實際當中，儀器設備承受的超低頻激勵最低可達0. 5赫茲以下，因此空氣彈簧此種情況下，起不到隔振的作用?；谡搫偠葟椈刹⒙?lián)的非線性隔振的研究已經多年，應用該技術理論上可以實現(xiàn)零赫茲的超低頻隔振，該項技術在相關設備上的應用已有一些，如一些高精度檢測設備、非公路車輛座椅的懸架裝置。但是，目前這種技術的應用還不廣泛，僅僅局限于某幾種設備的隔振，而且所依據(jù)該原理設計的非線性隔振設備不具有隨質量可調的性能，而在一些設備上，這種可調性至關重要，如車輛座椅，因為駕駛人員的體重差異比較大，要求隔振設備必須具有可調性能。因此，需要有一種依據(jù)非線性被動隔振理論設計的可調的超低頻隔振器，可以將其配備到車輛懸架、座椅、精密儀器設備等。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種基于正負剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，該隔振器通過機構將正負剛度彈簧并聯(lián)，從而實現(xiàn)非線性剛度特性，使其具有高靜態(tài)剛度，理論上零動態(tài)剛度，具有超低頻隔振的性能。本實用新型是由導向柱、套蓋、滑塊、負剛度彈簧、下蓋、導向座、滾珠和主彈簧構成，導向柱穿設在導向座中，導向柱在導向座中可滑動，起導向作用，主彈簧為正剛度壓縮彈簧，主彈簧套設在導向柱外，主彈簧的上下兩端分別由套蓋的頂蓋內表面和導向座凹槽端面定位支撐，套、滑塊、負剛度壓縮彈簧及滾珠構成負剛度彈簧機構，套蓋內圓周方向均布開偶數(shù)個圓柱形孔，分別與同數(shù)量的滑塊配合，滑塊可在圓柱孔中滑動，負剛度彈簧裝在滑塊內部，并由滑塊和套蓋上的圓柱形孔端面定位支撐，滾珠與滑塊的球形面配合，且可以相互靈活轉動，導向柱與套蓋的頂蓋之間螺紋聯(lián)接，導向座外周具有球面結構，該球面與滾珠接觸且在套蓋和下蓋有相對位移時滾珠在其上滾動。所述的導向座的球面結構可以開設有弧形槽道，滾珠可以在該弧形槽道中上下滑動。所述的套蓋是由套和上蓋組成，套的上段外周具有外螺紋與上蓋的內螺紋構成螺紋副，圓螺母螺接在套的外周并位于上蓋下端，導向柱與上蓋之間螺紋聯(lián)接。該種結構具有可調整性，根據(jù)設備的質量進行調整，保證超低頻隔振性能。本實用新型的有益結果I、本實用新型通過正負剛度彈簧并聯(lián)方式獲得的具有高靜剛度低動剛度減震器，具有真正的超低頻零赫茲隔振性能。2、具有可調整性，根據(jù)設備的質量進行調整，保證超低頻隔振性能。3、被動隔振，不耗損外界能量，純機械結構且結構簡單，隔振穩(wěn)定可靠。4、結構緊湊，可設計成各種規(guī)格，適用于各種環(huán)境下隔振，如車輛座椅、懸架、精密儀器及建筑抗震等。

圖I是本實用新型第一實施例的剖視圖。圖2是圖I中的A-A向剖視圖。圖3是本實用新型第二實施例的剖視圖。圖4是圖3中的B-B向剖視圖。圖5是本實用新型第三實施例的剖視圖。圖6是圖5中的C-C向剖視圖。圖7是本實用新型第四實施例的剖視圖。圖8是圖7中的D-D向剖視圖。圖9是本實用新型第五實施例的剖視圖。圖10是圖9中的E-E向剖視圖。圖11是本實用新型的力——位移特性曲線；圖12是本實用新型的剛度——位移特性曲線圖13是本實用新型的力一位移曲線隨調整變化
具體實施方式
請參閱圖I和圖2所示，為本實用新型的第一實施例，是由導向柱I、套蓋3、滑塊
5、負剛度彈簧6、下蓋7、導向座8、滾珠9和主彈簧10構成,導向柱I穿設在導向座8中，導向柱I在導向座8中可滑動，起導向作用，主彈簧10為正剛度壓縮彈簧，主彈簧10套設在導向柱I外，主彈簧10的上下兩端分別由套蓋3的頂蓋內表面和導向座8凹槽端面定位支撐，由套蓋3、滑塊5、負剛度壓縮彈簧6及滾珠9構成負剛度彈簧機構，套蓋3的內圓周方向均布開八個圓柱形孔，分別與八個滑塊5配合，如圖2所示，滑塊5可在圓柱孔中滑動，負剛度彈簧6裝在滑塊5內部，并由滑塊5和套蓋3上的圓柱形孔端面定位支撐，滾珠9與滑塊5的球形面配合，且可以相互靈活轉動，導向柱I與套蓋3的頂蓋之間螺紋聯(lián)接，導向座8外周具有球面11結構，該球面11與滾珠9接觸且在套蓋3和下蓋7有相對位移時滾珠9在其上滾動，負剛度彈簧6在圖I中位置具有最大壓縮量，當套蓋3和下蓋7之間相對運動時，主彈簧I壓縮量變化，同時負剛度彈簧6壓縮量也變化，蓋2和下蓋7之間力——位移曲線如圖11所示，具有高靜態(tài)剛度低動態(tài)剛度的非線性特性，如圖12所示，且動態(tài)剛度理論上可以實現(xiàn)零剛度，從而實現(xiàn)超低頻隔振。請參閱圖3和圖4所示，為本實用新型的第二實施例，是由導向柱I、上蓋2、套12、滑塊5、負剛度彈簧6、下蓋7、導向座8、滾珠9和主彈簧10構成,其中的上蓋2和套12構成第一實施例中的套蓋3,導向柱I穿設在導向座8中，導向柱I在導向座8中可滑動,起導向作用，主彈簧10為正剛度壓縮彈簧，主彈 簧10套設在導向柱I外，主彈簧10的上下兩端分別由上蓋2內表面和導向座8凹槽端面定位支撐，由套12、滑塊5、負剛度壓縮彈簧6及滾珠9構成負剛度彈簧機構，套12內圓周方向均布開八個圓柱形孔，分別與八個滑塊5配合，如圖2所示，滑塊5可在圓柱孔中滑動，負剛度彈簧6裝在滑塊5內部，并由滑塊5和套12上的圓柱形孔端面定位支撐，滾珠9與滑塊5的球形面配合，且可以相互靈活轉動，套12上段外周具有外螺紋與上蓋2的內螺紋構成螺紋副，圓螺母4螺接在套12的外周并位于上蓋2下端，導向柱I與上蓋2之間螺紋聯(lián)接，導向座8與下蓋7之間螺紋聯(lián)接，導向座8外周具有球面11結構，該球面11與滾珠9接觸且在上蓋2和下蓋7有相對位移時滾珠9在其上滾動，負剛度彈簧6在圖3中位置具有最大壓縮量，當蓋2和下蓋7之間相對運動時，主彈簧I壓縮量變化，同時負剛度彈簧6壓縮量也變化，蓋2和下蓋7之間力——位移曲線如圖11所示，具有高靜態(tài)剛度低動態(tài)剛度的非線性特性，如圖12所示，且動態(tài)剛度理論上可以實現(xiàn)零剛度，從而實現(xiàn)超低頻隔振。應用該隔振器時，平衡位置處于零剛度處時超低頻隔振效果最好，當平衡位置偏離零剛度處時，減振效果降低，可通過調整套3與上蓋2的螺紋副將平衡位置重新調整至零剛度處，相當于改變隔振器的曲線，使力——位移曲線零剛度處可以上下移動如圖13所示，調整之后，旋緊圓螺母4，起到防松作用。請參閱圖5和圖6所示，為本實用新型的第三實施例，該實施例的基本結構與第二實施例相同，不同之處是，所述導向座的球面11開設有弧形槽道111，滾珠9可以在該弧形槽道111中上下滑動。請參閱圖7和圖8所示，為本實用新型的第四實施例，該實施例的基本結構與第二實施例相同，不同之處是，所述導向座的球面11開設有弧形槽道111，滾珠9可以在該弧形槽道111中上下滑動；套12內圓周方向均布開四個圓柱形孔。請參閱圖9和圖10所示，為本實用新型的第五實施例，該實施例的套12內圓周方向均布開二個圓柱形孔。
權利要求1.一種基于正負剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，其特征在于是由導向柱、套蓋、滑塊、負剛度彈簧、下蓋、導向座、滾珠和主彈簧構成，導向柱穿設在導向座中，導向柱在導向座中可滑動，起導向作用，主彈簧為正剛度壓縮彈簧，主彈簧套設在導向柱外，主彈簧的上下兩端分別由套蓋的頂蓋內表面和導向座凹槽端面定位支撐，套、滑塊、負剛度壓縮彈簧及滾珠構成負剛度彈簧機構，套蓋內圓周方向均布開偶數(shù)個圓柱形孔，分別與同數(shù)量的滑塊配合，滑塊可在圓柱孔中滑動，負剛度彈簧裝在滑塊內部，并由滑塊和套蓋上的圓柱形孔端面定位支撐，滾珠與滑塊的球形面配合，且可以相互靈活轉動，導向柱與套蓋的頂蓋之間螺紋聯(lián)接，導向座外周具有球面結構，該球面與滾珠接觸且在套蓋和下蓋有相對位移時滾珠在其上滾動。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種基于正負剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，其特征在于所述導向座的球面結構開設有弧形槽道，滾珠能在該弧形槽道中上下滑動。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的一種基于正負剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，其特征在于所述的套蓋是由套和上蓋組成，套的上段外周具有外螺紋與上蓋的內螺紋構成螺紋副， 圓螺母螺接在套的外周并位于上蓋下端，導向柱與上蓋之間螺紋聯(lián)接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于正負剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，是由導向柱、套蓋、滑塊、負剛度彈簧、下蓋、導向座、滾珠和主彈簧構成，本實用新型將主彈簧(正剛度彈簧)與負剛度機構并聯(lián)使減震器具有高靜剛度、低動態(tài)剛度的特性，實現(xiàn)零赫茲超低頻隔振，并且，通過調整螺紋副連接，可以根據(jù)被隔振質量調整隔振器剛度曲線，實現(xiàn)隔振性能可調；采用滾珠實現(xiàn)滾動摩擦，減小摩擦阻力；本實用新型可作為一個部件配備使用，適用于承受振動激勵的環(huán)境，尤其是低頻振動激勵的環(huán)境，如車輛座椅、懸架，精密儀器隔振、減振抗震等。
文檔編號F16F7/00GK202520848SQ20122017199
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權日2012年4月20日
發(fā)明者宋嗣新, 林建榮, 王國強, 章二平, 閆振華 申請人:吉林大學