[发明专利]基于剪切增稠胶非线性弹簧装置

说明书

技术领域

本发明属于机械传动装置，特别涉及非线性弹簧装置。

背景技术

弹簧作为一个常用的元件，在工程应用中有诸多的性能要求。目前大多数非线型弹簧虽然在实际中有了应用，但是其非线性特性在交变应力作用下其效果不明显，非线性刚度自主调节能力差，而且目前大部分弹簧其阻尼性能较差。在某些工程领域实际使用过程中要求非线性弹簧其阻尼、刚度特性明显且具备自主协调能力。

发明内容

为解决现有技术的不足，提供一种基于剪切增稠胶非线性弹簧装置，这种弹簧装置基于剪切增稠胶独特的力学性能，结构合理，能有效地实现非线性刚度特性和实现对刚度的自我协调，具有良好的阻尼性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于剪切增稠胶非线性弹簧装置，包括支架、固定夹具，支架与固定夹具固定连接，支架上固定有若干组复合弹簧片，每组复合弹簧片由上片和下片组成，上片的下端及下片的上端对齐后与中间受力板固定连接，上片与下片的自由端与支架固定连接，在中间受力板垂向上固定有受力杆；复合弹簧片包括内层、中间层、外层三层结构，其中内、外层为金属层，中间层为剪切增稠胶。

上述的基于剪切增稠胶非线性弹簧装置， 复合弹簧片两头为工字型结构，通过与工字型形状相配的夹套固定在中间受力板以及支架上。

上述的基于剪切增稠胶非线性弹簧装置，中间受力板上开设通孔，受力杆插入中间受力板后，在中间受力板两侧的受力杆上安装螺母垫片将受力杆固定于中间受力板。

本发明结构合理，且具有如下优点，1，刚度非线性特性明显，在一定的条件范围内其渐增性刚度特性变化趋势明显；2，阻尼特性明显，通过剪切增稠胶独特的力学性能，能够及时耗散多余能量，表现出其阻尼性能优越起到减震效果。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明去除支架后的结构示意图。

图3为本发明支架与固定夹具的连接结构示意图。

图4为本发明复合弹簧片结构示意图。

图5为本发明中间受力板的局部结构示意图。

图6为本发明复合弹簧片与夹套配合结构示意图。

图7非线性刚度曲线图。

图8阻尼特性曲线图。

图中标记为：1支架，2复合弹簧片，21、22复合弹簧片的内层、外层，23复合弹簧片的中间层，24复合弹簧片的工字型头部的凹槽，3用于将复合弹簧片固定在支架上的小夹套，31夹套内与复合弹簧片工字型形状配合的凸脊，4与小夹套相配合的垫板，5固定夹具，6受力杆，7紧固螺母，8中间受力板，81中间受力板的弹簧片固定座，9用于固定复合弹簧片与中间受力板上的大夹套。

具体实施方式

基于剪切增稠胶非线性弹簧装置，包括支架1、固定夹具5，支架与固定夹具固定连接，支架上固定有4组复合弹簧片2，每组复合弹簧片由上片和下片组成，上片的下端及下片的上端对齐后与中间受力板固8定连接，上片与下片的自由端与支架固定连接，在中间受力板8垂向上固定有受力杆6；复合弹簧片包括内层、中间层、外层三层结构，其中内、外层21、22为金属层，中间层23为剪切增稠胶。

剪切增稠胶（二甲基硅油、焦硼酸和过氧化苯甲酰），当随着剪切速率的增大时，就会变得如同固体一般坚硬，在剪切速率很小时，它如同胶体一样柔软，主要用于防护领域、减振缓冲领域。

中间受力板上开设通孔，受力杆插入中间受力板后，在中间受力板两侧的受力杆上安装紧固螺母7及垫片将受力杆固定在中间受力板上。受力杆端头为扁平形状与施力装置连接。

复合弹簧片两头为工字型结构，夹套内设有凸脊31与复合弹簧片工字型凹槽24相配合，中间受力板竖向设有与复合弹簧片组数相等的四个弹簧片固定座81，支架上设有垫板4，通过夹套与工字型弹簧片头部配合，将复合弹簧片固定在中间受力板的弹簧片固定座、以及支架的垫板上。

复合弹簧头部的工字型结构与大夹套凸脊之间的特殊几何结构可以有效防止复合弹簧片滑动。

固定夹具固定于实验平台上，对受力杆扁平端施加振荡作用力，振荡力再通过受力板传递给复合弹簧片。

由于复合弹簧片受到振荡力作用，弹簧片内部剪切增稠胶对外界应激条件改变做出响应，表现出相应的非线性刚度和阻尼特性。其性能曲线如图7、图8所示。

其中图7横坐标为弹簧变形量，纵坐标为弹簧弹力。图8横坐标为位移变量，纵坐标为阻尼力。

可见，本发明刚度非线性特性明显，在一定的条件范围内其渐增性刚度特性变化趋势明显；其阻尼特性也明显，通过剪切增稠胶独特的力学性能，能够及时耗散多余能量，表现出其阻尼性能优越起到减震效果。