一种负刚度装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种负刚度装置。其包括壳体，预压弹簧，丝杆，轴向接触轴承，万向节，转盘，滚珠，直线轴承等；预压弹簧安装于壳体内，通过万向节连接壳体与转盘；转盘与壳体间设有轴向接触轴承，使得转盘仅可相对于壳体进行旋转运动；丝杆置于壳体轴心，与壳体通过直线轴承连接，与转盘通过滚珠连接，并能随转盘转动进行平动。本实用新型专利技术从负刚度与减隔振原理的角度出发，通过将预压弹簧的水平位移转换为转盘的转动，利用转盘驱动丝杆进行平动，使弹簧在有限预压缩量下提供更大的出力，同时减小了负刚度元件的体积。负刚度元件的体积。负刚度元件的体积。

【技术实现步骤摘要】
一种负刚度装置


[0001]本技术涉及振动控制设备
，具体涉及一种负刚度装置。

技术介绍

[0002]近年来，负刚度装置常见于建筑结构隔震与机械结构振动控制领域，其主要用于减小结构和基础间的隔振层的水平或竖向刚度，利用滤波效应以更好地过滤地面震动或外部振源，减小外部激励对结构的影响，或阻止隔振物体产生的振动向地面传播。对于建筑结构或机械设备而言，由于其隔振(震)层空间有限，应用于隔振(震)系统的负刚度装置体积往往不宜过大。同时，对于大型结构或机械设备而言，要达到较好的低频隔振(震)效果，往往需要出力较大的隔振(震)系统。然而，传统的负刚度装置往往很难兼具体积小和出力大的特点。

技术实现思路

[0003]为了解决以上问题，本技术提供了一种负刚度装置，包括预压弹簧，壳体，转盘，万向节，滚珠，丝杆以及若干轴承；丝杆随外部结构发生平动时，通过滚珠驱动转盘发生转动，转盘转动后释放预压弹簧，产生与转盘转动方向相同的扭矩，并通过滚珠驱动将扭矩转换为丝杆在平动方向上的力。
[0004]通过将预压弹簧的水平位移转换为转盘的转动，利用转盘驱动丝杆进行平动，使弹簧在有限预压缩量下提供更大的出力，同时减小了负刚度元件的体积。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本申请实施例提供了一种负刚度装置，包括壳体、预压弹簧、转盘、万向节、丝杆、滚珠，其中：
[0007]所述预压弹簧的一端通过一个所述万向节与所述壳体连接，所述预压弹簧的另一端通过另一个所述万向节与所述转盘连接，所述转盘与所述壳体连接；
[0008]所述丝杆具有螺纹，所述壳体为中空圆柱形；
[0009]所述滚珠嵌设于所述转盘和所述螺纹之间，使得所述丝杆做平动时，所述滚珠驱动所述转盘转动。
[0010]进一步地，所述转盘中心开设有中心孔，所述丝杆穿过所述中心孔，所述中心孔侧壁具有槽孔，所述滚珠置于所述槽孔中，用于驱动所述转盘发生转动，所述槽孔数目与所述丝杆螺纹的线数相同。
[0011]进一步地，所述装置还包括轴向接触轴承，所述转盘通过所述轴向接触轴承与所述壳体进行连接，使转盘仅能够相对于壳体转动。
[0012]进一步地，所述装置还包括直线轴承，所述丝杆通过所述直线轴承与所述壳体连接，使丝杆仅能够相对于壳体进行平动。
[0013]进一步地，所述预压弹簧的数量至少为2个，且在所述壳体中绕轴心对称分布。
[0014]进一步地，所述滚珠的数目与所述丝杆螺纹的线数相同。
[0015]进一步地，所述预压弹簧在初始状态时，垂直于所述壳体底部并处于压缩状态。
[0016]进一步地，所述壳体与一外部结构固定连接，所述丝杆与另一外部结构连接，所述丝杆仅能够相对于所述壳体做平动。
[0017]进一步地，所述丝杆随外部结构做平动时，通过所述滚珠驱动所述转盘转动，从而释放所述预压弹簧，产生与所述转动方向相同的扭矩，并通过所述滚珠驱动所述丝杆，将所述扭矩转换成作用于所述丝杆平动方向上的力。
[0018]进一步地，所述转盘的半径为200
‑
500mm，所述丝杆的半径为40
‑
100mm，所述同一根弹簧两侧的万向节之间的距离为300
‑
800mm；所述丝杆的螺纹升角的尺寸为45
‑
85
°
。
[0019]本技术提供的一种负刚度装置具有以下有益效果：
[0020]本技术提供的负刚度装置结构紧凑，构造简单，能够在有限空间中使用；同时本技术提供的负刚度装置在所需行程范围内可实现良好的负刚度，从而实现隔振系统的低频甚至超低频隔振。
附图说明
[0021]图1为本申请实施例提供的一种负刚度装置的剖面示意图；
[0022]图2为本申请实施例提供的一种负刚度装置的轴侧投影视图；
[0023]图3为本申请实施例提供的一种负刚度装置的转盘的轴侧投影视图；
[0024]图4为本申请实施例提供的一种负刚度装置的无量纲出力与丝杆的无量纲位移的关系曲线图；
[0025]图5为本申请实施例提供的一种负刚度装置的无量纲刚度系数与丝杆的无量纲位移的关系曲线图。
具体实施方式
[0026]下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，基于本公开所提供的方案，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
[0027]在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
[0028]除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0029]在描述一些实施例时，可能使用了“连接”及其衍伸的表达。例如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触。然而，术语“连接”也可能指两个或两个以上部件彼此间并无直接接触，但仍彼此协作或相互作用。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。
[0030]在本公开的内容中，“在
……
上”、“上方”、和“之上”的含义应当以最宽泛的方式解释，使得“在...上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还包括其间具有中间特征或层的“在某物上”的含义，并且“上方”或“之上”不仅意味着在某物“上方”或“之上”，还包括其间没有中间特征或层的在某物“上方”或“之上”的含义(即，直接在某物上)。
[0031]本文参照作为理想化示例性附图的剖视图和/或平面图和/或投影图描述了示例性实施方式。在附图中，为了清楚，放大了层和区域的厚度。因此，可设想到由于例如制造技术和/或公差引起的相对于附图的形状的变动。因此，示例性实施方式不应解释为局限于本文示出的区域的形状，而是包括因例如制造而引起的形状偏差。因此，附图中所示的区域本质上是示意性的，且它们的形状并非旨在示出设备的区域的实际形状，并且并非旨在限制示例性实施方式的范围。
[0032]针对以上提到的传统的负刚度装置往往很难兼具体积小和出力大的问题，本技术提供了一种结构紧凑，构造简单的负刚度装置，能够在有限空间中使用；同时在所需行程范围内可实现良好的负刚度，从而实现隔振系统的低频甚至超低频隔振。下面将结合附图具体说明。
[0033]请参阅图1，图1是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负刚度装置，其特征在于，包括壳体(1)、预压弹簧(2)、转盘(3)、万向节(4)、丝杆(7)、滚珠(8)，其中：所述预压弹簧(2)的一端通过一个所述万向节与所述壳体(1)连接，所述预压弹簧(2)的另一端通过另一个所述万向节与所述转盘(3)连接，所述转盘(3)与所述壳体(1)连接；所述丝杆(7)具有螺纹，所述壳体(1)为中空圆柱形；所述滚珠(8)嵌设于所述转盘(3)和所述螺纹之间，使得所述丝杆(7)做平动时，所述滚珠(8)驱动所述转盘(3)转动。2.如权利要求1所述的负刚度装置，其特征在于，所述转盘(3)中心开设有中心孔(9)，所述丝杆(7)穿过所述中心孔(9)，所述中心孔(9)侧壁具有槽孔(10)，所述滚珠(8)置于所述槽孔(10)中，用于驱动所述转盘(3)发生转动，所述槽孔(10)数目与所述丝杆(7)螺纹的线数相同。3.如权利要求1所述的负刚度装置，其特征在于，所述装置还包括轴向接触轴承(5)，所述转盘(3)通过所述轴向接触轴承(5)与所述壳体(1)进行连接，使转盘(3)仅能够相对于壳体(1)转动。4.如权利要求1所述的负刚度装置，其特征在于，所述装置还包括直线轴承(6)，所述丝杆(7)通过所述直线轴承(6)与所述壳体(1)连接，使丝杆(7)仅能够相对于所述壳体(1)进行平动。5.如权利要求2所述的负刚度装置，其特征在于，所述预压弹簧(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宏平，唐子桉，罗浩，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：