[发明专利]一种刚度可调的准零刚度扭转隔振器及方法

说明书

本发明公开了一种刚度可调的准零刚度扭转隔振器及方法，包括外壳体，外壳体内设置正刚度元件、负刚度元件；正刚度元件包括两相对设置的半圆件和两相对设置的簧片，半圆件设置凸起，凸起沿轴向倾斜设置，两半圆件的凸起之间形成缝隙以供簧片伸入；负刚度元件包括外磁环和内磁环，外磁环和内磁环之间具有气隙，内磁环、簧片均与刚度调节机构固定连接，由刚度调节机构带动内磁环、簧片轴向移动以调节刚度。本发明能够适应不同工作负载，且具有良好的低频隔振性能。

技术领域

本发明属于扭转振动隔振技术领域，具体涉及一种刚度可调的准零刚度扭转隔振器及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

旋转机械在航空航天、加工制造、能源和交通等工业领域中广泛应用。作为旋转机械系统一种普遍存在的动力学现象，扭转振动会对机械设备产生干扰，不仅会影响加工精度和工作效率，而且会加剧对内部精密零件的磨损，降低机械设备的使用寿命。同时，剧烈的振动也会带来噪声问题。

隔振技术在处理有害振动问题时通常被优先采用。由机械振动理论可知，传统线性隔振系统的临界隔振频率是系统固有频率的倍，即只有当激励频率大于倍的系统固有频率时，系统才有隔振效果。故对于低频扭转振动，如果仍采用线性隔振方法，就只能减小机械系统的固有频率，但这样会导致系统的刚度降低，承载能力下降，降低系统的精度和稳定性。与此相比，准零刚度隔振器具有高静态刚度、低动态刚度的特点，不仅有较高的承载能力，而且能够有效隔离低频扭转振动。

目前，准零刚度技术已经被应用于隔离扭转振动，部分学者提出了消除轴系低频扭转振动的隔振器或联轴器，但此类技术只能在设计载荷下对低频扭转振动进行有效的隔离，当负载改变时，隔振效果会明显下降。另有一些学者提出了负刚度可调的准零刚度扭转隔振器，此类技术只能够调节负刚度大小，不能调节正刚度大小，可以在一定程度上提高隔振效果，但仍然只能对固定的设计载荷起到较好的隔振作用，一旦负载变化较大，此类隔振器会较大地偏离准零刚度状态，影响隔振效果。

总而言之，现有的隔振器只能对固定或小变化范围的负载起到隔振作用，在负载发生较大变化时，无法调整刚度大小，或调整刚度大小后无法使正、负刚度相互抵消达到准零刚度状态，也就无法达到很好的隔振效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种刚度可调的准零刚度扭转隔振器及方法，该隔振器能够适应不同工作负载，且具有良好的低频隔振性能。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种刚度可调的准零刚度扭转隔振器，包括外壳体，外壳体内设置正刚度元件、负刚度元件；正刚度元件包括两相对设置的半圆件和两相对设置的簧片，半圆件设置凸起，凸起在两半圆件相对的平面上沿轴向倾斜设置，两半圆件的凸起之间形成缝隙以供簧片伸入；负刚度元件包括外磁环和内磁环，外磁环和内磁环之间具有气隙，簧片、内磁环均与刚度调节机构固定连接，由刚度调节机构带动簧片、内磁环轴向移动以调节刚度。

作为进一步的技术方案，所述外壳体一端与输入轴连接，外壳体另一端连接的端盖设置轴孔，花键轴从轴孔伸出作为输出轴。

作为进一步的技术方案，所述刚度调节机构包括花键套，花键套与花键轴通过花键连接；花键套与动力装置固接，动力装置通过丝杆螺母机构与花键轴连接。

作为进一步的技术方案，所述丝杆螺母机构包括与动力装置连接的滑动丝杆，滑动丝杆与丝杆螺母连接，丝杆螺母与花键轴固接。

作为进一步的技术方案，所述动力装置设置磁编码器，花键轴与端盖设置旋转编码器，磁编码器、旋转编码器均与控制器连接，控制器控制动力装置动作。