[发明专利]一种零刚度冲击隔离装置

权利要求书

1.一种零刚度冲击隔离装置，其特征在于：包括外壳(1)、内核(2)、第一半沙漏形凸台(3)、第二半沙漏形凸台(4)、第一滑块(5)、第二滑块(6)、第一弹簧(7)、第二弹簧(8)、两组横向运动导向组件和两组纵向运动导向组件，第一半沙漏形凸台(3)和第二半沙漏形凸台(4)分别固连于外壳(1)的左侧壁和右侧壁；

所述横向运动导向组件包括第一直线轴承(9)及其对应的第一滑杆(10)、第二直线轴承(11)及其对应的第二滑杆(12)；第一直线轴承(9)和第二直线轴承(11)分别与内核(2)的左侧壁和右侧壁固连，第一滑杆(10)的左端和第二滑杆(12)的右端分别与第一滑块(5)和第二滑块(6)固连，第一滑杆(10)的右端和第二滑杆(12)的左端均设置预定长度的外螺纹；第一弹簧(7)套在第一滑杆(10)外面，两端分别与第一滑块(5)和内核(2)左侧壁相接触，第二弹簧(8)套在第二滑杆(12)外面，两端分别与第二滑块(6)和内核(2)右侧壁相接触；

所述纵向运动导向组件包括第三直线轴承(13)及其对应的第三滑杆(14)、第四直线轴承(15)及其对应的第四滑杆(16)；第三直线轴承(13)和第四直线轴承(15)分别与外壳(1)的上壁和下壁固连，第三滑杆(14)的下端和第四滑杆(16)的上端分别与内核(2)的上下壁固连，第三滑杆(14)的上端露出外壳(1)上壁并与被隔物体(17)固连，第四滑杆(16)的下端自由；被隔物体(17)与外壳(1)上壁上表面之间、以及第四滑杆(16)的下端与安装平面(18)之间均设置预定长的距离，所述预定长的距离保证装置的最大行程大于外界冲击载荷的最大移动幅值。

2.根据权利要求1所述的零刚度冲击隔离装置，其特征在于：通过第一螺母(19)和第二螺母(20)分别与第一滑杆(10)右端和第二滑杆(12)左端所设置外螺纹的配合，调节第一弹簧(7)和第二弹簧(8)的预紧长度，保证初始状态下，第一滑块(5)和第二滑块(6)分别与第一半沙漏形凸台(3)和第二半沙漏形凸台(4)外表面的中心位置接触。

3.根据权利要求1所述的零刚度冲击隔离装置，其特征在于：第一滑块(5)与第二滑块(6)在横向运动导向组件的约束下只能沿横向运动，内核(2)连同被隔物体(17)在纵向运动导向组件的约束下只能沿纵向运动；内核(2)与被隔物体(17)在上下往复运动过程中，第一滑块(5)与第二滑块(6)始终分别与第一半沙漏形凸台(3)和第二半沙漏形凸台(4)的外表面保持接触。

4.根据权利要求1所述的零刚度冲击隔离装置，其特征在于：通过对第一半沙漏形凸台(3)和第二半沙漏形凸台(4)的厚度梯度设计，保证第一滑块(5)和第二滑块(6)相对于外壳上下往复运动过程中，分别与第一半沙漏形凸台(3)和第二半沙漏形凸台(4)的作用力的纵向分量保持恒定，从而实现装置零刚度隔离冲击的特性。

5.根据权利要求4所述的零刚度冲击隔离装置，其特征在于：对第一半沙漏形凸台(3)和第二半沙漏形凸台(4)的厚度梯度设计时考虑了摩擦因素，第一滑块(5)和第二滑块(6)均采用滚轮形式，或者采用滑动摩擦块形式。

6.根据权利要求1所述的零刚度冲击隔离装置，其特征在于：通过同时调节第一半沙漏形凸台(3)和第二半沙漏形凸台(4)的厚度和高度，来调节装置承载能力和行程大小，该调节能力使装置适用于工程应用中不同工况的冲击隔离要求。

7.根据权利要求1所述的零刚度冲击隔离装置，其特征在于：装置整体上左右对称，既能被用于水平冲击隔离，又能被用于竖直冲击隔离；当用于水平冲击隔离时，不必考虑重力影响，因此第一半沙漏形凸台(3)和第二半沙漏形凸台(4)上下对称；当用于竖直冲击隔离时，由于重力方向始终向下，因此第一半沙漏形凸台(3)和第二半沙漏形凸台(4)的下半部分在厚度梯度设计时要将装置的总设计承载力额外再加上被隔物体(17)、第三滑杆(14)、第四滑杆(16)、内核(2)、第一直线轴承(9)、第二直线轴承(11)、第一滑杆(10)、第二滑杆(12)、第一弹簧(7)、第二弹簧(8)、第一滑块(5)和第二滑块(6)的总重力，上半部分厚度梯度设计时则要减掉上述12个元件的总重力。