双向抑振减振器及其设计方法技术

本发明专利技术提供了一种减振器及其设计方法，减振器包括基座、减振组件以及调节组件，基座用于连接外部构件；减振组件包括弹性件和质量块，所述质量块可拆卸连接于所述弹性件，并与基座相对活动设置；弹性件至少在第一方向和第二方向上具有不同的弹性模量，第一方向垂直于第二方向，且第一方向和第二方向所在平面与弹性件的延伸方向不平行；调节组件连接于所述弹性件，且所述调节组件活动连接于所述基座，以用于调节所述弹性件的刚度。在本实施例的减振器中，通过设置减振组件与调节组件的配合，调节组件可以对弹性件的刚度进行调节，并且可以便捷更换质量块，结构简单，调节便捷，同时，本减振器还可以实现双向振动靶向抑制的效果，使用效果好。用效果好。用效果好。

【技术实现步骤摘要】
双向抑振减振器及其设计方法


[0001]本专利技术涉及振动抑制
，尤其涉及一种减振器及其设计方法。

技术介绍

[0002]在机械加工过程中，设备中的微小振动都会影响产品的加工质量和加工精度，因此，通常需要在设备上设置减振器来抑制振动而减小振动对加工造成的影响。
[0003]当前，抑制振动的方法主要有两种，一是主动控制，二是被动控制，前者需要监测振动信号并进行实时计算，然后向作动器输入驱动力，对控制目标施加一定的影响，才能达到抑制振动的目的，但是这种方法需要大量设备，不易实现；后者一般只需要设置相应的减振器，通过自身的构造特点和减振机的原理，就可以实现抑制振动的目的，它具有结构简单、成本低廉，并且不需要输入外部能量的优点，具有良好的减振效果。因此被动控制是振动控制中最常用的方法。但传统减振器的质量和刚度都是不可调节的，在安装完成后，减振器的频率响应范围就固定不变，一旦主系统的固有频率超出其工作频率范围，其减振效果便会急剧下降。
[0004]因此有必要设计一种新型的减振器，以改变现状。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种减振器及其设计方法，用于解决传统的减振器使用效果不佳的问题。
[0006]本专利技术提出一种减振器，包括：
[0007]基座，用于连接外部构件；
[0008]减振组件，包括弹性件和质量块，所述质量块可拆卸连接于所述弹性件，并与所述基座相对活动设置；所述弹性件至少在第一方向和第二方向上具有不同的弹性模量，所述第一方向垂直于所述第二方向，且所述第一方向和所述第二方向所在平面与所述弹性件的延伸方向不平行；以及
[0009]调节组件，连接于所述弹性件，且所述调节组件活动连接于所述基座，以用于调节所述弹性件的刚度。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，所述弹性件包括多个弹性单元，多个所述弹性单元互相连接，并形成有孔隙；其中，所述弹性件的横截面为矩形。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，所述弹性单元包括中心部和多个连接杆，多个所述连接杆的一端均连接于所述中心部，多个所述连接杆的另一端各一一对应地连接于其他的所述弹性单元的所述中心部。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述弹性单元包括三个连接杆，且三个所述连接杆两两互相垂直。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述质量块包括质量块本体和固定板，所述质量块本体内部开设有安装槽，所述弹性件穿设于所述安装槽内，所述固定板可活动地容置于所述
安装槽内，并用于固定所述弹性件。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，所述质量块的数量至少为两个，两个所述质量块均连接于所述弹性件，且两个所述质量块间隔设置。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，所述调节组件包括至少两个的调节块和调节轴，所述调节块与所述基座滑动配合，所述调节轴分别连接于多个所述调节块，并用于沿所述调节轴的轴向调节所述调节块之间的距离，多个所述调节块平行且间隔设置，并连接于所述弹性件。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，所述调节块设有驱动孔，所述调节轴包括相接的操作轴部和驱动轴部，所述驱动轴部与所述驱动孔螺纹配合，且所述操作轴部与所述驱动轴部同轴设置。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，所述基座开设有调节槽，所述操作轴部至少部分容置于所述调节槽内。
[0018]根据本专利技术的一个实施例，所述调节轴还包括连接轴部，所述连接轴部的轴径小于所述操作轴部和所述驱动轴部，且所述基座开设有轴孔，所述连接轴部与所述轴孔转动配合。
[0019]本专利技术还提供了一种减振器的设计方法，用于如上述任意一项所述的减振器，所述弹性件为弹性杆件，其内部为多孔结构，由增材制造而成；所述弹性件包括多个弹性单元，多个所述弹性单元互相连接，并形成有孔隙；其中，所述弹性件的横截面为矩形；
[0020]所述弹性单元包括球型的中心部和三个连接杆，三个所述连接杆的一端均连接于所述中心部，三个所述连接杆的另一端各一一对应地连接于其他的所述弹性单元的所述中心部，且三个所述连接杆的长度相同、直径不同，并且三个所述连接杆均正交设置；所述设计方法还包括：
[0021]根据主系统的固有频率和安装空间，获取所述弹性件的有效振动长度，以及所述质量块的质量；
[0022]获取所述弹性件在两个方向的等效刚度；
[0023]在相应的负载下，优化确定等效弹性模量在截面上的分布；
[0024]通过尺寸优化方法获得每个所述弹性单元的设计尺寸。
[0025]根据本专利技术的一个实施例，所述在相应的负载下，优化确定等效弹性模量在截面上的分布的步骤，还包括：
[0026]建立所述弹性件的等效模型，将和截面有关联的每个所述弹性单元的等效弹性模量作为优化变量；
[0027]在相应的负载下，以设计刚度接近所需刚度为优化目标；
[0028]对等效弹性模量在截面上的分布进行求解。
[0029]根据本专利技术的一个实施例，所述通过尺寸优化方法获得每个所述弹性单元的设计尺寸的步骤，还包括：
[0030]根据在相应的负载下所述弹性单元的最大变形；
[0031]建立所述弹性件的三维模型，并将其内部尺寸参数化，导入有限元软件，完成静力学分析，获取参数化变量，进一步设置优化目标和约束；
[0032]优化目标是所述弹性单元的变形量与设计值Δl的误差最小，并约束定义最大变
形小于某个值；
[0033]设置参数化变量的取值范围，计算三个所述连接杆的直径范围；
[0034]根据多目标遗传算法获取最优解。
[0035]实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：
[0036]使用本实施例的减振器时，将基座固定在需要抑制振动的设备上，根据设备的固有频率选用对应型号的质量块，并将质量块连接于弹性件，通过移动调节组件，便可以对弹性件的刚度进行调节，以使本减振器可以达到最佳的抑制状态；在使用过程中，当设备的工作频率发生改变时，可以更换对应的质量块，以保证减振器的减振效果，另外，通过设置至少在两个方向上具有不同弹性模量的弹性件，减振组件可以同时抑制两个方向上的振动，使用效果好。
[0037]在本实施例的减振器中，通过设置减振组件与调节组件的配合，调节组件可以对弹性件的刚度进行调节，并且可以便捷更换质量块，结构简单，调节便捷，同时，本减振器还可以实现双向振动靶向抑制的效果，使用效果好。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]其中：
[0040]图1是本专利技术的实施例中减振器的轴侧视图；
[0041]图2是本专利技术的实施例中减振器的主视图；
[0042]图3是本专利技术的实施例中减振组件的结构示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减振器，其特征在于，包括：基座，用于连接外部构件；减振组件，包括弹性件和质量块，所述质量块可拆卸连接于所述弹性件，并与所述基座相对活动设置；所述弹性件至少在第一方向和第二方向上具有不同的弹性模量，所述第一方向垂直于所述第二方向，且所述第一方向和所述第二方向所在平面与所述弹性件的延伸方向不平行；以及调节组件，连接于所述弹性件，且所述调节组件活动连接于所述基座，以用于调节所述弹性件的刚度。2.根据权利要求1所述的减振器，其特征在于，所述弹性件包括多个弹性单元，多个所述弹性单元互相连接，并形成有孔隙；其中，所述弹性件的横截面为矩形。3.根据权利要求2所述的减振器，其特征在于，所述弹性单元包括中心部和多个连接杆，多个所述连接杆的一端均连接于所述中心部，多个所述连接杆的另一端各一一对应地连接于其他的所述弹性单元的所述中心部。4.根据权利要求3所述的减振器，其特征在于，所述弹性单元包括三个连接杆，且三个所述连接杆两两互相垂直。5.根据权利要求1所述的减振器，其特征在于，所述质量块包括质量块本体和固定板，所述质量块本体内部开设有安装槽，所述弹性件穿设于所述安装槽内，所述固定板可活动地容置于所述安装槽内，并用于固定所述弹性件。6.根据权利要求1
‑
5任意一项所述的减振器，其特征在于，所述质量块的数量至少为两个，两个所述质量块均连接于所述弹性件，且两个所述质量块间隔设置。7.根据权利要求1所述的减振器，其特征在于，所述调节组件包括至少两个的调节块和调节轴，所述调节块与所述基座滑动配合，所述调节轴分别连接于多个所述调节块，并用于沿所述调节轴的轴向调节所述调节块之间的距离，多个所述调节块平行且间隔设置，并连接于所述弹性件。8.根据权利要求7所述的减振器，其特征在于，所述调节块设有驱动孔，所述调节轴包括相接的操作轴部和驱动轴部，所述驱动轴部与所述驱动孔螺纹配合，且所述操作轴部与所述驱动轴部同轴设置。9.根据权利要求8所述的减振器，其特征在于，所述基座开设有调节槽，所述操作轴部至少部分容置于所述调节槽内。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：高相胜，张贤让，昝涛，高鹏，王民，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：