一种载荷与位移成抛物线关系的金属隔振器

摘要

本发明公开了一种载荷与位移成抛物线关系的金属隔振器，属于非线性刚度隔振器领域。它包括隔振外壳、底板、升降滑动板A和隔振平台；升降滑动板A的底部固定装设有空心圆筒和升降杆A，空心圆筒内部装设于可沿铅垂方向升降运动的升降滑动板B，升降滑动板B的底部装设有升降杆B；隔振外壳中还装设有复合齿轮A、复合齿轮B、T型导轨、滑槽杆A、滑槽杆C、滑槽杆B、固定销轴和可动销轴；升降杆A铅垂方向的位移输入对应于升降杆B铅垂方向的抛物线位移输出。本发明是一种结构简单合理、隔振平台所受外部载荷与自身位移量成抛物线关系的非线性金属隔振器。

说明书

技术领域

本发明主要涉及非线性刚度隔振器领域，特指一种载荷与位移成抛物线关系的金属隔振器。

背景技术

非线性金属隔振器因具有变刚度而备受重视。现有技术中的非线性隔振器在隔振过程中所受载荷与位移通常满足复杂的函数关系，这主要是由隔振器的材料所决定。更为重要的是，现有技术中的非线性隔振器载荷位移曲线偏离抛物线太多，从而使得其刚度位移曲线不满足一次函数关系。因此，设计一种载荷与位移成抛物线关系的金属隔振器具有一定的应用价值。

发明内容

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单合理、隔振平台所受外部载荷与自身位移量成抛物线关系的非线性金属隔振器。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种载荷与位移成抛物线关系的金属隔振器，包括隔振外壳，装设于所述隔振外壳下端的底板，装设于所述隔振外壳内部的可沿铅垂方向自由升降运动的升降滑动板A，装设于所述升降滑动板A上用于安装被隔振设备的隔振平台。

所述升降滑动板A的底部固定装设有空心圆筒和升降杆A，所述空心圆筒内部装设有可沿铅垂方向升降运动的升降滑动板B，所述升降滑动板B的底部装设有升降杆B；所述隔振外壳中下部固定装设有T型导轨，所述T型导轨的水平臂上滑动装设有水平滑块，所述升降杆B下端滑动装设于所述T型导轨的铅垂臂上。

所述底板上固定装设有支架B，所述支架B上转动装设有复合齿轮B，所述隔振外壳内壁上固定装设有支架A，所述支架A上转动装设有复合齿轮A；所述复合齿轮A与所述复合齿轮B结构完全相同，均包括同轴装设同步转动的子齿轮A和子齿轮B；所述复合齿轮A中的所述子齿轮A与所述复合齿轮B中的所述子齿轮A采用同向传输链相连。

所述升降杆A的右侧壁上设有与所述复合齿轮A中的所述子齿轮B外啮合传动的啮合齿；所述水平滑块的下侧壁上设有与所述复合齿轮B中的所述子齿轮B外啮合传动的啮合齿。

所述升降杆B上沿水平方向固定装设有滑槽杆A，所述水平滑块的上部沿铅垂方向固定装设有滑槽杆C，所述隔振外壳还转动装设有固定销轴，固定销轴上装设有滑槽杆B，所述滑槽杆B沿倾斜方向装设，所述滑槽杆B上端铰接装设于所述升降杆A的中上部。

所述滑槽杆A上开设有水平方向的滑槽A，所述滑槽杆B上沿杆的轴线开设有滑槽B，所述滑槽杆C上开设有铅垂方向的滑槽C，所述滑槽A、所述滑槽B和所述滑槽C内装设有同时穿过三者的可动销轴。

所述空心圆筒内部还装设有恒刚度拉压螺旋弹簧，所述恒刚度拉压螺旋弹簧的上下两端分别与所述升降滑动板A和所述升降滑动板B相连。

进一步地，所述升降滑动板A的外壁与所述隔振外壳的内壁滑动接触。

进一步地，所述升降杆B上沿轴线方向开设有中心孔，所述中心孔的内径等于所述T型导轨中铅垂臂的外径。

进一步地，所述升降滑动板B的直径等于所述空心圆筒的内径。

进一步地，所述滑槽A与所述滑槽B、所述滑槽C的宽度相等；所述固定销轴的直径和所述可动销轴的直径相等；所述滑槽A的宽度等于所述固定销轴的直径。

进一步地，所述恒刚度拉压螺旋弹簧为金属螺旋弹簧，其刚度为恒定值。

进一步地，所述升降滑动板A和所述升降滑动板B的材料为特氟龙。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明的一种载荷与位移成抛物线关系的金属隔振器设有复合齿轮A和复合齿轮B，它可以使得滑槽杆B中铰接点铅垂方向的位移等于可动销轴水平方向的位移；此外，本发明还设有滑槽杆A、滑槽杆B和滑槽杆C，从而使得升降杆A铅垂方向的位移输入对应于升降杆B铅垂方向的抛物线位移输出，进而使得恒刚度抗压螺旋弹簧的弹簧力与升降滑动板A的位移满足抛物线关系。由此可知，本发明是一种结构简单合理、隔振平台所受外部载荷与自身位移量成抛物线关系的非线性金属隔振器。

附图说明

图1是本发明的一种载荷与位移成抛物线关系的金属隔振器的结构原理示意图。

图中，11—隔振外壳；12—底板；13—升降滑动板A；14—隔振平台；15—T型导轨；16—支架A；17—支架B；21—空心圆筒；22—升降滑动板B；23—恒刚度拉压螺旋弹簧；24—升降杆B；31—滑槽杆A；32—滑槽杆B；33—滑槽杆C；34—水平滑块；35—升降杆A；36—复合齿轮A；37—复合齿轮B；38—同向传输链；41—固定销轴；42—可动销轴。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明的一种载荷与位移成抛物线关系的金属隔振器，它包括隔振外壳11，装设于隔振外壳1下端的底板12，装设于隔振外壳11内部的可沿铅垂方向自由升降运动的升降滑动板A13，装设于升降滑动板A13上用于安装被隔振设备的隔振平台14。

升降滑动板A13的底部固定装设有空心圆筒21和升降杆A35，空心圆筒21内部装设有可沿铅垂方向升降运动的升降滑动板B22，升降滑动板B22的底部装设有升降杆B24；隔振外壳11中下部固定装设有T型导轨15，T型导轨15的水平臂上滑动装设有水平滑块34，升降杆B24下端滑动装设于T型导轨15的铅垂臂上。

底板12上固定装设有支架B17，支架B17上转动装设有复合齿轮B37，隔振外壳11内壁上固定装设有支架A16，支架A16上转动装设有复合齿轮A36；复合齿轮A36与复合齿轮B37结构完全相同，均包括同轴装设同步转动的子齿轮A和子齿轮B；复合齿轮A36中的子齿轮A与复合齿轮B37中的子齿轮A采用同向传输链38相连。

升降杆A35的右侧壁上设有与复合齿轮A36中的子齿轮B外啮合传动的啮合齿；水平滑块34的下侧壁上设有与复合齿轮B37中的子齿轮B外啮合传动的啮合齿。

升降杆B24上沿水平方向固定装设有滑槽杆A31，水平滑块34的上部沿铅垂方向固定装设有滑槽杆C33，隔振外壳11还转动装设有固定销轴41，固定销轴41上装设有滑槽杆B32，滑槽杆B32沿倾斜方向装设，滑槽杆B32上端铰接装设于升降杆A35的中上部。

滑槽杆A31上开设有水平方向的滑槽A，滑槽杆B32上沿杆的轴线开设有滑槽B，滑槽杆C33上开设有铅垂方向的滑槽C，滑槽A、滑槽B和滑槽C内装设有同时穿过三者的可动销轴42。

空心圆筒21内部还装设有恒刚度拉压螺旋弹簧23，恒刚度拉压螺旋弹簧23的上下两端分别与升降滑动板A13和升降滑动板B22相连。

作为优选地，升降滑动板A13的外壁与隔振外壳11的内壁滑动接触。

作为优选地，升降杆B24上沿轴线方向开设有中心孔，中心孔的孔径等于T型导轨15中铅垂臂的外径。

作为优选地，升降滑动板B22的直径等于空心圆筒21的内径。

作为优选地，滑槽A与滑槽B、滑槽C的宽度相等；固定销轴41的直径和可动销轴42的直径相等；滑槽A的宽度等于固定销轴41的直径。

作为优选地，恒刚度拉压螺旋弹簧23为金属螺旋弹簧，其刚度为恒定值。

作为优选地，升降滑动板A13和升降滑动板B22的材料为特氟龙。

不妨以固定销轴41为坐标原点，假设向右为X向正方向，向上运动为Y向正方向。升降滑动板A13向下运动带动升降杆A35向下运动，复合齿轮A36逆时针方向转动，进而通过同向传输链38带动复合齿轮B37逆时针方向转动，复合齿轮B37逆时针方向转动推动水平滑块34和滑槽杆C33向左运动；反之，升降滑动板A13向上运动带动升降杆A35向上运动，通过同向传输链38和复合齿轮B37带动水平滑块34和滑槽杆C33向右运动。因此，升降滑动板A13的Y向正方向运动对应着滑槽杆C33的X向正方向运动，升降滑动板A13的Y向负方向运动对应着滑槽杆C33的X向负方向运动。由于复合齿轮A36与复合齿轮B37结构完全相同，因此升降杆A35沿Y方向运动的速度和位移y等于滑槽杆C33沿X方向的速度和位移x。固定销轴41与升降杆A35之间的水平距离为L，可动销轴42的坐标为(x,m)，升降杆A35与滑槽杆B32铰接点的坐标为(L,y),其中m为滑槽杆A31和升降杆B24向上运动的位移量，也等于升降滑动板B22沿Y方向的位移量。根据几何学原理可知，m＝xy/L。安装被隔振设备后，滑槽杆B32与水平方向的夹角为45°，由于x＝y，因此升降滑动板A13沿Y方向运动的位移量y与升降滑动板B22沿Y方向运动的位移量m满足关系m＝y

在本发明的传动过程中，由于升降杆A35升降运动与升降杆B24升降运动存着不可逆驱动关系，即很小的作用力可以通过升降杆A35驱动升降杆B24运动，升降杆B24在相同作用力下无法驱动升降杆A35运动，因此升降滑动板A13受到的支持力近似等于恒刚度拉压螺旋弹簧23的弹簧力。

载荷与位移成抛物线关系：当升降滑动板A13在外力或自重作用下向下运动位移量为y时，相应的升降滑动板B的运动位移量则为y

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应该属于本发明的保护范围之内。