[发明专利]一种准零刚度隔振器的设计方法

说明书

本发明公开了一种准零刚度隔振器的设计方法，属于隔振器领域，一种准零刚度隔振器的设计方法，包括以下步骤：S1：确定准零刚度隔振器的承载力要求，通过准零刚度隔振器的承载力及预压缩量计算出准零刚度隔振器的静载刚度，S2：设计准零刚度隔振器的正刚度公式，设计计算匹配正刚度装置，S3：根据准零刚度隔振器的正刚度公式计算得出准零刚度隔振器的负刚度公式，S4：设计计算匹配负刚度装置，S5：设置限位装置，得到准零刚度隔振器。本发明的准零刚度隔振器的设计方法，能够使得设计的隔振器具有准零刚度。

技术领域

本发明属于隔振器领域，尤其涉及一种准零刚度隔振器的设计方法。

背景技术

隔振器在减振领域的应用相当成熟，其基本原理是通过上部重量与弹性元件形成质量-弹簧系统，系统固有频率为式中K和M为简化为单自由度质量-弹簧体系中的刚度和质量，当强迫振动频率大于倍系统固频时，减振效果明显。由此可知，为了达到较好的减振效果，需要尽可能将系统固有频率降低，才能隔绝大部分频率范围内的振动。通过固有频率的计算公式可知，降低系统固有频率的方法为降低结构K值，或提高结构M，由于M一般为隔振结构的自重，其重量较难改变，若增加配重的话，受限于尺寸及结构使用功能，难以达到理想效果。而在一般线性刚度隔振器中，K值除了时振动动刚度外，还是结构的支撑静刚度，过小的K值会引起结构的大变形，于安全性不利。因此需要一种静刚度较大，而动刚度较小的非线性隔振器，称为准零刚度隔振器。准零刚度隔振器在精密仪器、汽车座椅及转向架等领域已有成熟应用，建筑、设备、轨道等工程减振领域准零刚度隔振器近些年也正在研究之中，但是缺乏一种产品的设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种准零刚度隔振器的设计方法，能够使得设计的隔振器具有准零刚度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种准零刚度隔振器的设计方法，包括以下步骤：S1：确定准零刚度隔振器的承载力要求，通过准零刚度隔振器的承载力及预压缩量计算出准零刚度隔振器的静载刚度，S2：设计准零刚度隔振器的正刚度公式，设计计算匹配正刚度装置，S3：根据准零刚度隔振器的正刚度公式计算得出准零刚度隔振器的负刚度公式，S4：设计计算匹配负刚度装置，S5：设置限位装置，得到准零刚度隔振器。

优选地，步骤S1中，准零刚度隔振器的静载刚度为k₀，k₀＝P/X₀，且当0xX₀时，k₀＝k₁+k₂；式中，P为准零刚度隔振器的承载力，x为准零刚度隔振器相对原始状态受压缩的量,X₀为准零刚度隔振器的预压缩量，即准零刚度隔振器的工作变形下限值，k₁为准零刚度隔振器的正刚度设计值，k₂为准零刚度隔振器的负刚度设计值。

优选地，正刚度装置为螺旋弹簧。

优选地，步骤S2中，准零刚度隔振器的正刚度设计值为k₁，准零刚度隔振器的正刚度公式为：式中，G₁为正刚度弹簧剪切模量，d₁为正刚度弹簧线径，n₁为正刚度弹簧有效圈数，D₁为正刚度弹簧中径。

优选地，准零刚度隔振器的负刚度设计值为k₂，当X₀xX₁时，k₂＝-k₁，式中，x为准零刚度隔振器相对原始状态受压缩的量,X₀为准零刚度隔振器的预压缩量，即准零刚度隔振器的工作变形下限，X₁为准零刚度隔振器的工作变形上限值。

优选地，负刚度装置为碟簧或连杆弹簧机构。