慣性質量蓄能式減振裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種慣性質量蓄能式減振裝置，由彈簧A(1)和阻尼器A(2)并聯(lián)組成傳統(tǒng)隔振體(3)，由慣性質量蓄能器(6)和彈簧B(5)串聯(lián)組成新型隔振體(4)，慣性質量蓄能式減振裝置由傳統(tǒng)隔振體(3)與新型隔振體(4)并聯(lián)組成。本實用新型在減振裝置工作空間不變的情況下，可以極大地改善懸上質量的振動特性，使減振裝置的整體性能得到大幅提升。此外，本實用新型結構緊湊，在傳統(tǒng)被動減振裝置的基礎上稍加改進即可，能夠充分利用傳統(tǒng)被動減振裝置的成熟理論和工藝技術，而且不需要復雜的控制器、控制策略和電子元器件，不需要能量輸入，成本低，可靠性高。
【專利說明】 慣性質量蓄能式減振裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及減振和隔振【技術領域】，具體指由慣性質量蓄能器、彈簧和阻尼器構成的減振裝置。
【背景技術】
[0002]減振裝置的主要功能是改善懸上質量的振動特性，在執(zhí)行該功能的同時，還必須將減振裝置工作空間控制在允許的范圍內(nèi)。傳統(tǒng)被動減振裝置由彈簧和阻尼器并聯(lián)，這種結構形式自確定至今已有百年歷史，一直沒有突破性進展。在傳統(tǒng)被動減振裝置中，一方面，采用較軟的彈簧可獲得較好的振動特性，另一方面，振動特性卻總是以犧牲減振裝置工作空間為代價的。為緩解這一矛盾，出現(xiàn)了主動和半主動減振裝置。主動減振裝置由于結構復雜、可靠性差、響應慢、能耗高、成本高，其研究僅僅停留在理論階段。半主動減振裝置能耗低，但時滯問題的存在限制了其性能的發(fā)揮，且商品化尚需較長時間。被動減振裝置結構簡單、成本低廉、功能可靠，在現(xiàn)階段仍然具有較高的研究意義和工程價值。
[0003]機械系統(tǒng)的減振裝置和電學系統(tǒng)的濾波電路具有相似性，功能都是衰減輸入信號中的有害頻率。慣性質量蓄能器就是基于機電系統(tǒng)的相似性而引入的一種與電容器完全相似對應的機械元件。它的出現(xiàn)使得機械減振系統(tǒng)的力學元件和濾波電路的電學元件能夠完美對應，從而使被動隔振裝置的結構形式像濾波電路一樣具有多樣性。
[0004]中國專利200810123830.8公開了一種慣性質量蓄能式懸架結構。由慣性質量蓄能器和阻尼器并聯(lián)，彈簧和另一個阻尼器并聯(lián)，然后將兩并聯(lián)機構串聯(lián)。理論上，這種懸架能有效緩解乘坐舒適性與行駛安全性之間的矛盾，然而在實際應用過程中，慣性質量蓄能器和阻尼器的并聯(lián)體，在車體重力作用下很容易因“擊穿”而失效，失效后的減振性能與傳統(tǒng)隔振裝置并無差別，而且失效瞬間會產(chǎn)生較大的沖擊。為了解決慣性質量蓄能器和阻尼器的并聯(lián)體因“擊穿”而失效的問題，中國專利201010281331.9對上述結構進行了改進，在慣性質量蓄能器和阻尼器的并聯(lián)體兩端并聯(lián)了一個彈簧，有效解決了“擊穿”失效問題，但是，并聯(lián)彈簧使減振效能有所下降，而且結構比較復雜，安裝布置困難，只要其中一級并聯(lián)體失效，整個裝置將無法正常工作。
[0005]隨著工業(yè)技術的飛速發(fā)展，振源強度不斷提高，然而對振動的限制卻越來越嚴格，而且低碳、環(huán)保、節(jié)能成為了當今科技發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)被動減振裝置已歷經(jīng)了百年的發(fā)展，理論成熟，性能可靠，成本低廉，慣性質量蓄能器的出現(xiàn)，使被動減振具有了更大的發(fā)展?jié)摿?。因此，工程上迫切需要一種性能優(yōu)越，而且可以充分利用傳統(tǒng)隔振裝置成熟技術的新型被動減振裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型所要解決的技術問題是:在彈簧和阻尼器并聯(lián)的傳統(tǒng)減振裝置基礎上，增加慣性質量蓄能器，在減振裝置工作空間不變的前提下，最大限度的改善懸上質量的振動特性，而且能夠充分利用傳統(tǒng)被動減振裝置已有的成熟理論和生產(chǎn)工藝。[0007]本實用新型解決該技術問題采用的技術方案是:彈簧A和阻尼器A并聯(lián)組成傳統(tǒng)隔振體，慣性質量蓄能器和彈簧B串聯(lián)組成新型隔振體，將傳統(tǒng)隔振體和新型隔振體并聯(lián)組成慣性質量蓄能式減振裝置。
[0008]本實用新型具體技術方案包括傳統(tǒng)隔振體和新型隔振體。
[0009]傳統(tǒng)隔振體包括彈簧A和阻尼器A，彈簧A和阻尼器A兩者并聯(lián)。新型隔振體包括慣性質量蓄能器和彈簧B，慣性質量蓄能器和彈簧B串聯(lián)。傳統(tǒng)隔振體與新型隔振體并聯(lián)組成慣性質量蓄能式減振裝置。
[0010]該帶并聯(lián)彈簧的慣性質量蓄能式減振裝置作為車輛懸架裝置、駕駛員座椅減振裝置或駕駛室懸置減振裝置。
[0011]與傳統(tǒng)被動減振裝置相比，本實用新型的有益效果是:
[0012]1、慣性蓄能式減振裝置能夠抑制系統(tǒng)的共振，尤其是在低頻部分。
[0013]2、慣性蓄能式減振裝置能緩解懸上質量振動特性和工作空間之間的矛盾，懸上質量振動特性有明顯改善，但是減振裝置工作行程沒有增加。
[0014]上述兩個優(yōu)勢決定了該減振裝置在性能上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)減振裝置，此外，該裝置結構簡緊湊，不需要復雜的控制器、控制策略和電子元器件，不需要能量輸入，成本低，可靠性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為傳統(tǒng)被動減振裝置結構示意圖
[0016]圖2為慣性質量蓄能式減振裝置結構示意圖
[0017]圖3為二自由度隔振系統(tǒng)模型圖
[0018]圖4為采用圖2所示的慣性質量蓄能式減振裝置作為圖3所示的第二級隔振裝置，與采用圖1所示的傳統(tǒng)減振裝置作為圖3所示的第二級隔振裝置時，懸上質量加速度和減振裝置工作行程的幅頻特性對比示意圖
[0019]圖中，1-彈簧A 2-阻尼器A 3-傳統(tǒng)隔振體4_新型隔振體5_彈簧B 6_慣性質量蓄能器7-懸上質量8-第二級減振裝置9-懸下質量10-第一級減振裝置11-外界激勵
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和二自由度隔振實例對本實用新型作進一步的說明。
[0021]本實用新型包括傳統(tǒng)隔振體(3)和新型隔振體⑷。
[0022]傳統(tǒng)隔振體(3)即為傳統(tǒng)減振裝置，包括彈簧A(I)和阻尼器A(2)，彈簧A(I)和阻尼器A(2)并聯(lián)，如圖1所示。
[0023]新型隔振體(4)包括慣性質量蓄能器(6)和彈簧B (5)，慣性質量蓄能器(6)和彈簧B(5)串聯(lián)。
[0024]慣性質量蓄能式減振裝置由上述傳統(tǒng)隔振體(3)和新型隔振體⑷并聯(lián)組成，如圖2所示。
[0025]本實用新型中的慣性質量蓄能器(6)實現(xiàn)形式有多種，可以采用齒輪齒條慣性質量蓄能器(Rack and pinion inerter,見美國專利7316303B2)、滾珠絲杠慣性質量蓄能器(Ball screw inerter,見美國專利2009 / 0108510A1)和液力慣性質量蓄能器(Hydraulicinerter，見美國專利 2009 / 0139225A1)中的一種。
[0026]圖3是二自由度隔振系統(tǒng)模型，由懸上質量(7)、第二級減振裝置(8)、懸下質量
(9)、第一級減振(10)，外界激勵(11)等部分組成。
[0027]圖4是采用圖2所示減振裝置作為圖3所示的第二級隔振裝置⑶，與采用圖1所示的傳統(tǒng)減振裝置作為圖3所示的第二級隔振裝置(8)時，懸上質量加速度和減振裝置工作行程的幅頻特性對比示意圖。從圖4可以看出，采用圖2所示的慣性蓄能式隔振裝置作為第二級隔振裝置，在受到低頻激勵時，懸上質量加速度和減振裝置工作行程的幅值都有明顯降低，減振效果有顯著提高。
[0028]該帶并聯(lián)彈簧的慣性質量蓄能式減振裝置作為車輛懸架裝置、駕駛員座椅減振裝置或駕駛室懸置減振裝置。
[0029]在其他條件相同的情況下，本實用新型作為懸架結構時可以達到與上述中國專利200810123830.8公開的兩級串聯(lián)型慣性質量蓄能式懸架相近的性能指標，而且在以下方面存在明顯優(yōu)勢:
[0030]1、保留了彈簧A(I)和阻尼器A(2)并聯(lián)的傳統(tǒng)隔振體，使其兩端可以承受靜載荷，從而有效避免了慣性質量蓄能器因“擊穿”而失效，更具有工程應用價值。
[0031]2、將傳統(tǒng)隔振體與新型隔振體并聯(lián)，結構緊湊，在傳統(tǒng)隔振裝置布置形式的基礎上稍加改進即可，可以沿用已有的成熟理論方法和工藝技術。
[0032]3、將傳統(tǒng)隔振體與新型隔振體并聯(lián)，提升了減振裝置的可靠性，即使新型隔振體失效，還可以保留彈簧A(I)和阻尼器A(2)并聯(lián)的傳統(tǒng)減振裝置的減振效能。
[0033]綜上所述，本實用新型結構簡單，可靠性高，雖然對傳統(tǒng)減振裝置改動較小，但是在減振裝置工作空間保持不變的情況下，可以極大地改善懸上質量的振動特性，使減振裝置的整體性能得到大幅提升。
【權利要求】
1.一種慣性質量蓄能式減振裝置，其特征是由慣性質量蓄能器、彈簧A、彈簧B和阻尼器A組成；其中彈簧A(I)和阻尼器A(2)并聯(lián)，組成傳統(tǒng)隔振體(3)，慣性質量蓄能器(6)和彈簧B(5)串聯(lián)，組成新型隔振體(4)，所述傳統(tǒng)隔振體(3)與新型隔振體⑷并聯(lián)。
2.根據(jù)權利要求1所述的慣性質量蓄能式減振裝置，其特征在于，該慣性質量蓄能式減振裝置作為車輛懸架裝置。
3.根據(jù)權利要求1所述的慣性質量蓄能式減振裝置，其特征在于，該慣性質量蓄能式減振裝置作為駕駛員座椅減振裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的慣性質量蓄能式減振裝置，其特征在于，該慣性質量蓄能式減振裝置作為駕駛室懸置減振裝置。
【文檔編號】F16F13/00GK203656040SQ201320574141
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權日:2013年9月17日
【發(fā)明者】杜甫, 毛明, 陳軼杰, 王亞軍, 張亞峰, 劉翼, 雷強順 申請人:中國北方車輛研究所