[发明专利]一种准零刚度压杆

说明书

本发明公开了一种准零刚度压杆。所述准零刚度压杆主要由具有负刚度的半球环形凸起‑万向滚轮‑簧片机构和提供正刚度的竖直弹簧组成，其中万向滚轮安装在簧片上，而簧片由固定在外套筒内的环形套支撑，保证半球环形凸起的对中性。正负刚度元件的并联组合使压杆具有高静刚度低动刚度特征，使得其在静平衡位置处的刚度为零，并且在平衡位置附近呈现微小刚度特性。准零刚度压杆可安装于各类隔振平台，使其在各自由度上具有高静低动刚度特性，从而实现低频隔振。

技术领域

本发明涉及一种准零刚度压杆，可应用于各类隔振平台，可使平台在各自由度上具有高静低动刚度特性，从而实现低频隔振。

背景技术

在汽车、舰船、航天航空等高精密工程领域中，由于这些精密仪器对周围的振动环境都非常敏感，微小的不良振动都会大大影响到其精密性甚至造成损伤，因而其隔振性能常常影响其运用性能。传统的隔振系统无法做到权衡静承载力和低刚度之间的矛盾，故低频及超低频振动的隔离成为研究的重点和难点。随着低频隔振技术研究的不断深入，研究者提出了一系列的低频隔振系统，且对于一些需要弹性支承的低频或超低频振动环境，也提出了具有隔振性能的压杆装置。目前，这些隔振装置有利用弹簧装置，也有利用负刚度机构来获得其低频隔振的效果，但由于结构不够紧凑，很难应用在狭小空间去实现隔振，也不便于组合成复合性准零刚度机构实现多向准零刚度的功能特性

经检索，申请号为200610150921.1的中国发明专利申请公开了一种名称为“非线性压杆弹簧装置”的发明专利申请，该专利申请将压杆作为弹性元件，利用导向滑块在导向槽中滑动保持压杆受力为轴向力。该专利依据压杆失稳机理，实现高静态刚度和低动态刚度，从而期望获得低频隔振效果。该专利可能存在几个问题：1)压杆屈曲导致滑块摩擦力增加，损害中高频隔振；2)其结构设计对于微幅振动达不到预期的隔振效果；3)与本专利申请所依据的机理完全不同，本专利是通过半球环形凸起-万向滚轮-簧片来实现准零刚度的高静态刚度和低动态刚度特性，并且对微幅振动有较好的隔振效果。

中国发明专利“承重可调准零刚度隔振器及其控制方法(201210081938.1)”、“滑动梁和弹簧组合非线性超低频隔振器(申请号：201210145254.3)”、“屈曲板型准零刚度隔振器(申请号：201310330357.1)”、“滚球型准零刚度隔振器(申请号：201310330359.0)”、“碟形橡胶准零刚度隔振器(申请号：201310330360.3)”、“扭转准零刚度隔振器(申请号：201410558315.8)”、“一种采用环形永磁铁产生负刚度的准零刚度隔振器(申请号：201410582655.4)”、“一种采用螺旋弹簧与磁性弹簧并联的准零刚度隔振器(201510097824.X)”，实用新型专利“具有准零刚度的非线性磁力隔振器(申请号：201120223834.0)”、“具有准零刚度的单自由度垂直隔振系统(201320230643.6)”、“一种准零刚度隔振器(201420008107.6)”提出了若干种准零刚度隔振器，但其结构设计形式与本专利申请完全不同，在正负刚度实现机理上，也并未检测到利用半球环形凸起-万向滚轮-簧片的负刚度机构和正刚度弹簧组合实现准零特性的准零刚度压杆。

发明内容

基于正负刚度并联的原理，本发明旨在提供一种半球环形凸起-万向滚轮-簧片(其中簧片以两端固支的梁的形式起作用)复合型负刚度机构与弹簧正刚度组成的准零刚度压杆，该准零刚度压杆可以实现对低频振动的隔离，具有结构紧凑、便于组合成多种复合性准零刚度机构实现多向准零刚度的功能特性的特点，例如将其应用到隔振平台上实现平台的准零特性，便于解决多向低频隔振的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：