[发明专利]一种正负刚度弹簧并联一维隔振装置

说明书

本发明涉及一种正负刚度弹簧并联一维隔振装置，包括基础框架，隔振台和横向、纵向导杆，横向、纵向弹簧及轴承。隔振台放置在框架内部，隔振台下方的纵向导杆和纵向弹簧，作为整个正负刚度并联一维隔振装置的正刚度弹簧；在隔振台的左右两侧铰接有两个横向导杆和横向弹簧。工作时，隔振台的高度低于横向导杆滑块、横向弹簧受压缩，因此左右侧的两个横向弹簧对隔振台产生向下的分力，起到负刚度弹簧的作用。本发明适用于毫米及以上尺度的一维低频振动的削弱或隔离，优点在于：通过正负刚度弹簧并联结构，在保证系统正刚度的前提下，实现系统运动刚度的减小，从而降低系统固有频率，提高隔振性能；结构简单、异形构件少，使用方便、便于维护。

技术领域

本发明属于振动控制与隔离领域，涉及一种正负刚度弹簧并联一维隔振装置。

背景技术

振动是机械工程中较为常见的现象，在许多场景下，振动是有害的，如汽车的振动会对驾驶员或乘坐人员造成不适的感觉，火箭、飞机的振动会引起结构的松动甚至破坏，舰船和潜艇系统中动力系统引起的振动则会使载体自身呈现出明显的噪声特征、增大了暴露的风险。在超精密加工与测量领域，如超精密半导体制造、扫描隧道显微镜和原子力显微镜测量，振动已逐渐成为了阻碍其精度提高的重要因素。因此，如何最大限度的隔离或减小振动，是机械工程领域和超精密加工与测量领域非常关心的问题。针对于此，各式各样的隔振或减振器层出不穷。

陈学东等人申请的中国专利CN101709763B公开了一种水平二自由度隔振机构，是利用磁体包括电磁铁和永磁体的同极相斥产生的正刚度特性、以及磁体异极相吸产生的负刚度特性、设计出的正负刚度并联的水平二自由度隔振系统。由于正负刚度并联使刚度相互抵消，因此，该水平二自由度隔振系统拥有接近零的固有刚度。该水平二自由度系统极低的固有刚度使其拥有极低的固有频率，从而可以实现低频水平隔振。但该专利的缺点在于磁极间的作用距离有限、斥力或吸力将随着距离的变大急剧衰减，导致隔振器的作用距离有限。

张晓鹏等人申请的中国专利CN109780126A公开了一种空气弹簧及轨道车辆，提供了一种内置减振器并且横向具有一定位移特性的空气弹簧，可兼顾低频与高频振动的衰减，增强车辆的垂向减振性能。但该专利的局限性在于所设计的空气弹簧结构复杂、维护不便，不适用于恶劣的工作环境。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种正负刚度弹簧并联一维隔振装置，是针对机械工程领域对隔振的需求，避免现有隔振器存在的问题。

技术方案

一种正负刚度弹簧并联一维隔振装置，其特征在于包括基础框架1、隔振台2、横向导杆3、横向弹簧4、纵向弹簧13、导向直线轴承14和直线轴承安装支座15；导向直线轴承14位于直线轴承安装支座15中部，直线轴承安装支座15设于基础框架1的内部，隔振台2下端的纵向导杆12穿过作为整个正负刚度并联一维隔振装置的正刚度弹簧的纵向弹簧13后垂直插入导向直线轴承14中，使得隔振台在垂直方向实现无摩擦滑动；隔振台2的上部设有一个平台，两侧铰接横向导杆3；两个横向导杆3斜上方穿过基础框架1两侧的轴承安装座11，其中，横向导杆3先穿过起到负刚度弹簧的作用的横向弹簧4，再穿过两侧设有滑块轴承10的滑块，调整滑块的位置，使得滑块上的滑块轴承10安装于轴承安装座11上；所述隔振台的高度低于横向导杆滑块、横向弹簧受压缩，使得左右侧的两个横向弹簧对隔振台产生向下的分力，起到负刚度弹簧的作用。

所述隔振台2与横向导杆3的铰接结构为：隔振台2的平台两侧设有凹槽结构，凹槽的两个侧壁设有隔振台轴承安装座7；横向导杆3的一端设有横向导杆连接件5，两侧设有轴承6，轴承6与隔振台轴承安装座7实现铰接。

有益效果

本发明提出的一种正负刚度弹簧并联一维隔振装置，主要包括基础框架、隔振台、横向导杆、横向弹簧、纵向导杆、纵向弹簧、导向直线轴承、直线轴承安装支座等。