【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低频及超低频隔振，尤其涉及一种负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器及设计方法。
技术介绍
1、振动无处不在，经常为生活和工作带来不利影响，为了减少振动的不利影响，隔振技术被广泛应用于建筑、航空航天、仪器仪表以及运输等领域。常见隔振器有线性和非线性两种，线性隔振器虽然具有结构简单、成本低等优势，但其共振频率与刚度成正比，难以同时满足现实中常遇到的大支撑和低共振的矛盾需求。
2、为了同时满足对被隔振物体的承载和隔振的两个要求，具备高静态、低动态刚度特性的非线性隔振器(特别是准零刚度隔振器)被广泛研究，强支撑能力和低共振频率的矛盾要求得到一定满足。与线性隔振器相比，以准零刚度隔振器为代表的非线性隔振器，包括磁弹簧结构、凸轮滚子结构、x型结构、折纸结构等，具有更低的工作频率，更宽的隔振频率带。但是一般的准零刚度隔振器在平衡位置附近的具有强非线性特征，低刚度区间十分有限，过大的位移激励幅值容易造成系统的不稳定。
技术实现思路
1、为了克服或缓解以上一个或多个技术问题，本专利技术目的是提供一种负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器及设计方法。
2、本专利技术提供了如下的技术方案：
3、一方面，本专利技术提供了一种负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其包括：
4、底座(1)，位于底部，用于安装和固定；
5、立柱(2)，包括多根，底部均对向且可调整间距设于所述底座(1)上；
6、调节机构(3)，位于多根所述立柱(2)之
7、承载平台(6)，设于所述调节机构(3)上方，用于承载被隔振物体，其下端和所述立柱(2)之间对向设置斜弹簧机构(4)和悬臂梁机构(5)；
8、斜弹簧机构(4)，用于为所述隔振器提供负刚度；
9、悬臂梁机构(5)，用于为所述隔振器提供正刚度。
10、根据一些实施方式，所述调节结构(3)包括固定于所述底座(1)上的凸台(301)，所述凸台(31)上开孔，孔内固定竖直导轨(303)，孔外设有凹槽，调节盘(304)套设在所述竖直导轨(303)下方，嵌设于所述凹槽内，且与所述凸台(301)固定连接；所述竖直导轨(303)上端设有垂直直线轴承(305)；竖直螺旋弹簧(302)套设在竖直导轨(303)外，所述竖直螺旋弹簧(302)上端与所述承载平台(6)抵接，下端置于调节盘(304)上设置的圆槽内。
11、根据一些实施方式，所述悬臂梁机构(5)的数量至少为2个，朝内均匀铰接于所述承载平台(6)上，朝外固定连接于对应设置的所述立柱(2)上；
12、单个所述悬臂梁机构(5)包括固定于所述立柱(2)上的上夹具(501)和对应的下夹具(502)，所述上夹具(501)的底面和下夹具(502)的顶面均具有非线性曲面，以及悬臂梁(503)朝外固定上下夹具之间，所述悬臂梁(503)朝内通过第二连接销(504)与所述承载平台(6)活动连接，所述第二连接销(504)相对所述承载平台(6)产生水平位移。
13、根据一些实施方式，所述斜弹簧机构(4)的数量至少为2个，朝内均匀铰接于所述承载平台(6)上，朝外铰接于对应设置的所述立柱(2)上；
14、单个斜弹簧机构(4)由外而内依次包括斜置直线轴承(406)、斜置导轨(405)和弹簧固定座(404)，斜置螺旋弹簧(407)套设在所述斜置直线轴承(406)、斜置导轨(405)和弹簧固定座(404)外。
15、根据一些实施方式，所述承载平台(6)包括用于放置被隔振物体的置物台(601)和位于所述置物台(601)下方朝外的连接板(602)，所述连接板(3)中间开孔放置所述垂直直线轴承(305)，两侧开设有有水平方向的条孔，所述第二连接销(504)在所述条孔内水平移动，下端与所述垂直螺旋弹簧(302)抵接。
16、根据一些实施方式，所述竖直导轨(303)分为三段，由上到下第一段为光滑的轴，第二段可调节连接并固定所述调节盘(304)，第三段将所述竖直导轨(303)固定于所述凸台(301)上。
17、根据一些实施方式，所述调节盘(304)通过防滑螺栓(306)固定于所述凸台(301)，通过所述防滑螺栓(306)调整所述竖直螺旋弹簧(302)的预压缩量。
18、根据一些实施方式，制造所述隔振器的材料选自金属材料。
19、另一方面，本专利技术还提供了一种如上所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器的设计方法，其特征在于，所述悬臂梁机构(5)的设计步骤包括：
20、s1、根据实际应用场景选定斜置螺旋弹簧407的刚度，确定结构参数，结构参数包括斜置螺旋弹簧407的刚度kc0、斜置螺旋弹簧407的自由长度lc0、斜置螺旋弹簧407在水平位置的长度lc1、外侧铰接盘402a和内侧铰接盘402b长度lh，再计算斜弹簧机构的力学特性曲线；
21、计算过程为:
22、fc＝2fpr+2fn+fps (1)
23、
24、fc是总的作用力，fpr是单侧悬臂梁机构5的作用力，fn是单侧斜置螺旋弹簧407的作用力，fps是竖直螺旋弹簧302的作用力，kc0是斜置螺旋弹簧407的刚度；yn是负斜弹簧机构4的位移，lc0是斜置螺旋弹簧407的自由长度，lc1是斜置螺旋弹簧407的在水平位置的长度，lh是铰链长度，斜置螺旋弹簧407两端的铰链相同,于是得到单侧斜弹簧机构4的刚度kn:
25、
26、s2、选定竖直螺旋弹簧(302)，计算获得悬臂梁机构(5)的目标力学特性曲线；
27、计算过程为：
28、kp＝2kpr+kps＝-2kn (4)
29、kp是正刚度系统，kpr是单侧悬臂梁机构5的刚度，kps是竖直螺旋弹簧302的刚度；
30、通过以下公式进行坐标变换：
31、
32、其中，a是偏移系数，取值为0～1，|yn1-yn0|＝δyc，|yn2-yn0|＝aδyc，yqzs是准零刚度区间；
33、对原欧拉梁计算所得力学曲线进行修正：
34、
35、其中，fprt为修正后的悬臂梁机构的受力，b为与位移相关的修正系数；
36、得到修正后的悬臂梁机构的刚度位移曲线，如下式：
37、
38、s3、建立悬臂梁在大挠度运动时的等效动力学映射方法，进而得到优化的夹具曲线计算模型；
39、计算过程为：
40、悬臂梁在水平位置(yp0)时的刚度没有被夹具改变，通过以下关系式得到：
41、kprt0＝kprt(yp0) (8)
42、悬臂梁的结构参数可以通过以下公式可以得本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其特征在于，所述调节结构(3)包括固定于所述底座(1)上的凸台(301)，所述凸台(31)上开孔，孔内固定竖直导轨(303)，孔外设有凹槽，调节盘(304)套设在所述竖直导轨(303)下方，嵌设于所述凹槽内，且与所述凸台(301)固定连接；所述竖直导轨(303)上端设有垂直直线轴承(305)；竖直螺旋弹簧(302)套设在竖直导轨(303)外，所述竖直螺旋弹簧(302)上端与所述承载平台(6)抵接，下端置于调节盘(304)上设置的圆槽内。
3.根据权利要求2所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其特征在于，所述悬臂梁机构(5)的数量至少为2个，朝内均匀铰接于所述承载平台(6)上，朝外固定连接于对应设置的所述立柱(2)上；
4.根据权利要求3所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其特征在于，所述斜弹簧机构(4)的数量至少为2个，朝内均匀铰接于所述承载平台(6)上，朝外铰接于对应设置的所述立柱(2)上；
5.根据
6.根据权利要求2所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其特征在于，所述竖直导轨(303)分为三段，由上到下第一段为光滑的轴，第二段可调节连接并固定所述调节盘(304)，第三段将所述竖直导轨(303)固定于所述凸台(301)上。
7.根据权利要求2所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其特征在于，所述调节盘(304)通过防滑螺栓(306)固定于所述凸台(301)，通过所述防滑螺栓(306)调整所述竖直螺旋弹簧(302)的预压缩量。
8.根据权利要求1～7任一所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其特征在于，制造所述隔振器的材料选自金属材料。
9.一种如权利要求3～5任一所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器的设计方法，其特征在于，所述悬臂梁机构(5)的设计步骤包括：
10.根据权利要求9所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器的设计方法，其特征在于：所述悬臂梁(503)的截面为不变的矩形。
...【技术特征摘要】
1.一种负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其特征在于，所述调节结构(3)包括固定于所述底座(1)上的凸台(301)，所述凸台(31)上开孔，孔内固定竖直导轨(303)，孔外设有凹槽，调节盘(304)套设在所述竖直导轨(303)下方，嵌设于所述凹槽内，且与所述凸台(301)固定连接；所述竖直导轨(303)上端设有垂直直线轴承(305)；竖直螺旋弹簧(302)套设在竖直导轨(303)外，所述竖直螺旋弹簧(302)上端与所述承载平台(6)抵接，下端置于调节盘(304)上设置的圆槽内。
3.根据权利要求2所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其特征在于，所述悬臂梁机构(5)的数量至少为2个，朝内均匀铰接于所述承载平台(6)上，朝外固定连接于对应设置的所述立柱(2)上；
4.根据权利要求3所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其特征在于，所述斜弹簧机构(4)的数量至少为2个，朝内均匀铰接于所述承载平台(6)上，朝外铰接于对应设置的所述立柱(2)上；
5.根据权利要求3所述负载能力可调的宽准零刚度区间隔振器，其特征在于，所述承载平台(6)包括用于放置被隔振物体的置物...
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