一種采用螺旋彈簧與磁性彈簧并聯(lián)的準(zhǔn)零剛度隔振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及隔振技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用螺旋彈簧與磁性彈簧并聯(lián)的準(zhǔn)零剛 度隔振器。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)現(xiàn)象普遍存在于實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中。當(dāng)系統(tǒng)受到外界振源的激勵(lì) 時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。人們利用振動(dòng)可為生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)，如工業(yè)上常采用的振動(dòng)篩選，振動(dòng)沉 粧，振動(dòng)輸送以及按振動(dòng)理論設(shè)計(jì)的傳感器等；然而，在國(guó)防科技、工業(yè)機(jī)械以及儀表、儀器 等技術(shù)領(lǐng)域，機(jī)械振動(dòng)往往會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞失效，測(cè)量精度降低，使用壽命縮短等問(wèn)題。 例如，儀表、儀器的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致其測(cè)量精度降低；航天器發(fā)射時(shí)，沖擊載荷可能會(huì)造成結(jié)構(gòu) 的破壞失效等。
[0003] 在處理有害振動(dòng)問(wèn)題時(shí)，隔振技術(shù)常常是優(yōu)先考慮的方法。與常見(jiàn)的主動(dòng)隔振、半 主動(dòng)隔振相比，被動(dòng)式隔振由于其具有使用簡(jiǎn)單，不需要外界提供能源，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)而 被廣泛采用。對(duì)于機(jī)械振動(dòng)問(wèn)題中的中高頻振動(dòng)部分，可采用已發(fā)展成熟的線性隔振理論 以及相應(yīng)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的控制，當(dāng)激勵(lì)頻率大于隔振系統(tǒng)無(wú)阻尼固有頻率的VT倍時(shí)，傳 統(tǒng)的線性隔振器才具有隔振效果，但對(duì)于低頻帶范圍的振動(dòng)往往難以有效的隔離。由于一 般線性隔振器的隔振頻帶受到限制，為了能夠?qū)Φ皖l區(qū)域的振動(dòng)進(jìn)行有效的控制，非線性 低頻隔振理論和方法已經(jīng)有了一些相關(guān)的研宄。常采用的一種方法是通過(guò)減小隔振系統(tǒng)的 剛度來(lái)拓寬隔振頻帶，但減小隔振系統(tǒng)的剛度將會(huì)導(dǎo)致靜變形增大，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為 解決該問(wèn)題，準(zhǔn)零剛度隔振器、高靜態(tài)-低動(dòng)態(tài)剛度隔振系統(tǒng)得到了許多學(xué)者的關(guān)注。由于 永磁體的性能與制備已取得了一定的進(jìn)展，采用永磁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出具有準(zhǔn)零剛度特性的隔振 系統(tǒng)顯得相對(duì)容易；然而，在一定的設(shè)計(jì)指標(biāo)下，設(shè)計(jì)出固有頻率低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且空間尺 寸小的非線性隔振系統(tǒng)，就顯得較為困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提出一種采用螺旋彈簧與磁性彈簧 并聯(lián)的準(zhǔn)零剛度隔振器，本發(fā)明裝置在其工作位置附近具有高靜態(tài)剛度-低動(dòng)態(tài)剛度特 性，可用于低頻隔振，緩沖等工況，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，承載力大，成本低的特點(diǎn)，能 夠有效地降低隔振系統(tǒng)的固有頻率，進(jìn)而拓寬了隔振頻帶；同時(shí)，提高并改善到了結(jié)構(gòu)的阻 尼特性，為低頻振動(dòng)控制提供一種可靠的方法。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種采用螺旋彈簧與磁性彈簧并聯(lián)的準(zhǔn)零剛度隔振器，包括螺旋彈簧7,設(shè)置在螺 旋彈簧7中心腔體內(nèi)的第一環(huán)形永磁體15,設(shè)置在螺旋彈簧7中心腔體上端的中間永磁體 固定蓋6 ;兩端帶有螺紋段的質(zhì)量支撐桿1的一端螺紋段穿過(guò)永磁體固定蓋6的螺紋孔、中 間環(huán)形永磁體15的中心孔以及螺旋彈簧7中心腔體底部的中心螺紋孔，所述中間永磁體固 定蓋6的螺紋孔和螺旋彈簧7中心腔體底部的中心螺紋孔與質(zhì)量支撐桿1的螺紋段相適 配，所述第一環(huán)形永磁體15的中心孔與質(zhì)量支撐桿1的螺紋段間隙配合；所述質(zhì)量支撐桿 1的中間無(wú)螺紋段軸向設(shè)置有約束質(zhì)量支撐桿1使其沿軸向運(yùn)動(dòng)的不導(dǎo)磁直線軸承2,不導(dǎo) 磁直線軸承2的外部設(shè)置有內(nèi)壁和外壁帶有螺紋的上端永磁體夾持機(jī)構(gòu)4,上端永磁體夾 持機(jī)構(gòu)4和不導(dǎo)磁直線軸承2間形成的腔體中放置上端環(huán)形永磁體16,上端永磁體夾持機(jī) 構(gòu)4的頂部開(kāi)口處設(shè)置有與上端永磁體夾持機(jī)構(gòu)4內(nèi)壁螺紋相適配的帶有外螺紋的上端永 磁體固定蓋3,用于固定上端環(huán)形永磁體16 ;所述上端永磁體固定蓋3與不導(dǎo)磁直線軸承2 通過(guò)第一螺栓14固連，螺旋彈簧7的外端上下設(shè)置有通過(guò)第二螺栓13固定的上端螺旋彈 費(fèi)夾持機(jī)構(gòu)5和下端螺旋彈費(fèi)夾持機(jī)構(gòu)8 ;上端螺旋彈費(fèi)夾持機(jī)構(gòu)5通過(guò)其上端凸臺(tái)的內(nèi) 螺紋與上端永磁體夾持機(jī)構(gòu)4的外壁螺紋配合連接；下端螺旋彈簧夾持機(jī)構(gòu)8的下端凸臺(tái) 內(nèi)螺紋處固定有帶有外螺紋的下端永磁體夾持機(jī)構(gòu)9,下端永磁體夾持機(jī)構(gòu)9內(nèi)放置下端 環(huán)形永磁體17,下端永磁體夾持機(jī)構(gòu)9下端通過(guò)內(nèi)螺紋固定有用于連接外部振源的固定鍵 10 ;所述上端螺旋彈簧夾持機(jī)構(gòu)5的上端凸臺(tái)通過(guò)第三螺栓12將上端永磁體夾持機(jī)構(gòu)4固 定，下端螺旋彈簧夾持機(jī)構(gòu)8的下端凸臺(tái)通過(guò)第四螺栓11將下端永磁體夾持機(jī)構(gòu)9固定。
[0007] 通過(guò)旋鈕上端永磁體夾持機(jī)構(gòu)4和下端永磁體夾持機(jī)構(gòu)9來(lái)調(diào)節(jié)上端環(huán)形永磁體 16和下端環(huán)形永磁體17沿軸向的相對(duì)位置。
[0008] 將上端永磁體固定蓋3和固定鍵10在上端永磁體夾持機(jī)構(gòu)4和下端永磁體夾持 機(jī)構(gòu)9分別旋進(jìn)不同深度來(lái)調(diào)節(jié)安裝的上端環(huán)形永磁體16和下端環(huán)形永磁體17的厚度。
[0009] 所述不導(dǎo)磁直線軸承2采用金屬銅，所述隔振器除不導(dǎo)磁直線軸承2外的其余部 件采用非導(dǎo)磁的金屬材料。
[0010] 所述上端環(huán)形永磁體16和下端環(huán)形永磁體17與中間環(huán)形永磁體15的初始安裝 距離設(shè)置為l〇mm。
[0011] 本發(fā)明和現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0012] 1、當(dāng)沿著質(zhì)量支撐桿1的軸向加載時(shí)，與質(zhì)量支撐桿1固連的螺旋彈簧7將沿軸 向發(fā)生彈性變形。本發(fā)明根據(jù)彈性元件的特性，采用螺旋彈簧7作為隔振系統(tǒng)的正剛度彈 性支撐元件，螺旋彈簧具有低的應(yīng)力集中，沿軸向可產(chǎn)生較大的位移，占用空間小的特點(diǎn)。
[0013] 2、采用三塊環(huán)形永磁體構(gòu)成本發(fā)明所需要的磁性彈簧并為該隔振系統(tǒng)提供負(fù)剛 度，從而降低隔振裝置在其工作位置附近的剛度，進(jìn)而拓寬隔振頻帶，實(shí)現(xiàn)低頻隔振。
[0014] 3、由于永磁結(jié)構(gòu)的引入，使本發(fā)明裝置具有快速響應(yīng)、非接觸、占用空間小等特 點(diǎn)；可以通過(guò)旋扭上端永磁體夾持機(jī)構(gòu)4和下端永磁體夾持機(jī)構(gòu)9來(lái)調(diào)節(jié)永磁體之間的相 對(duì)位置來(lái)為系統(tǒng)在工作位置附近獲得理想的負(fù)剛度特性。
[0015] 4、本發(fā)明采用帶有外螺紋的上端永磁體固定蓋3與固定鍵10將上端環(huán)形永磁體 16和下端環(huán)形永磁體17與上端永磁體夾持機(jī)構(gòu)4和下端永磁體夾持機(jī)構(gòu)9固連?？蓪⑸?端永磁體固定蓋3與固定鍵10在上端永磁體夾持機(jī)構(gòu)4和下端永磁體夾持機(jī)構(gòu)9中旋進(jìn) 不同深度，即可調(diào)節(jié)并裝配不同厚度的上端環(huán)形永磁體16和下端環(huán)形永磁體17。
[0016] 5、本發(fā)明所有零部件均采用不導(dǎo)磁材料，避免對(duì)永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的造成干擾。
[0017] 6、本發(fā)明裝置中所有部件均可采用不導(dǎo)磁的金屬材料；當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，將會(huì)在金 屬部件中產(chǎn)生渦電流，可改善本發(fā)明裝置的阻尼特性。
[0018] 7、本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝置，使用方便，成本低廉，承載能力強(qiáng)，對(duì)于低頻振動(dòng)具有良好的 隔離效果。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明隔振器裝配體半剖視圖。
[0020] 圖2為螺旋彈簧零件圖。
[0021] 圖3為永磁體夾持機(jī)構(gòu)零件圖，其中：圖3a為上端永磁體夾持機(jī)構(gòu)零件圖，圖3b 為下端永磁體夾持機(jī)構(gòu)零件圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理進(jìn)一步做詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明一種采用螺旋彈簧與磁性彈簧并聯(lián)的準(zhǔn)零剛度隔 振器，包括螺旋彈簧7,設(shè)置在螺旋彈簧7中心腔體內(nèi)的第一環(huán)形永磁體15,設(shè)置在螺旋彈 簧7中心腔體上端的永磁體固定蓋6 ;兩端帶有螺紋段的質(zhì)量支撐桿1的一端螺紋段穿過(guò) 永磁體固定蓋6的螺紋孔、中間環(huán)形永磁體15的中心孔以及螺旋彈簧7中心腔體底部的中 心螺紋孔，所述中間永磁體固定蓋6的螺紋孔和螺旋彈簧7中心腔體底部的中心螺紋孔與 質(zhì)量支撐桿1的螺紋段相適配，所述第一環(huán)形永磁體15的中心孔與質(zhì)量支撐桿1的螺紋段 間隙配合；所述質(zhì)量支撐桿1的中間無(wú)螺紋段軸向設(shè)置有約束質(zhì)量支撐桿1使其沿軸向運(yùn) 動(dòng)的不導(dǎo)磁直線軸承2,不導(dǎo)磁直線軸承2的外部設(shè)置有內(nèi)壁和外壁帶有螺紋的上端永磁 體夾持機(jī)構(gòu)4,上端永磁體夾持機(jī)構(gòu)4