CN111457041B - 弹簧扭杆式负刚度减振装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弹簧扭杆式负刚度减振装置，包括外套管，外套管内设置有隔板，外套管内穿设有双头螺杆，隔板的两侧设置有内套管，双头螺杆上套设有套管旋塞且螺纹连接在内套管上，双头螺杆上螺纹配合有螺杆旋塞且抵接在套管旋塞外侧，双头螺杆上套设有压弹簧且两端分别抵接在套管旋塞和挡板上，外套管上开设有条形开口，内套管上且对应条形开口的位置凸起有下连接凸台，外套管且背对条形开口的一侧凸起有两个上连接凸台，上连接凸台上转动有V形扭杆，V形扭杆的一端固定有传动立柱，传动立柱的另一端通过下连杆铰接在下连接凸台上，两个V形扭杆的另一端通过拉弹簧连接。本发明利用拉压弹簧组合形式有效的降低了振动传递，使用方便可靠。
Description
技术领域
本发明涉及减震装置，具体涉及一种弹簧扭杆式负刚度减振装置。
背景技术
刚度的定义是引起单位位移时所需要的力。当力随位移的增加而变大时，刚度为正；力不因位移的增加而变化时，刚度为零；力随位移的增加反而减小时，刚度为负。工程当中最常见的弹簧、弹性机构等多属于正刚度系统。
负刚度系统特点是产生的力与位移的方向相同，这种系统的优点之一是固有频率很低，很适合应用到隔振系统的设计中，阻断振源产生的振动响应传递，从而有力提高隔振和吸振效果。但因为单独的负刚度系统不稳定，这种系统在实际工程中不能直接应用。如何设计实用可靠的负刚度减振单元的实现形式，是急需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种使用可靠，能够有效降低振动传递的弹簧扭杆式负刚度减振装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种弹簧扭杆式负刚度减振装置，包括外套管，外套管的内孔中且沿其长度方向的中间位置固定连接有隔板，外套管内沿其中心线方向穿设有一根双头螺杆，隔板上开设有用于使双头螺杆穿过的穿孔，穿孔的孔壁与双头螺杆之间相隔设置，外套管的内孔中且分别位于隔板的两侧分别设置有与其同中心线的内套管，内套管能够沿外套管中心线方向与其滑动配合，内套管的内端面与隔板相隔设置，外套管的两端分别盖合有与其可拆卸式连接的外端盖，外端盖上开设有用于使双头螺杆穿过的伸出孔，伸出孔的孔壁与双头螺杆之间相隔设置，内套管的管壁上且由内套管的外侧端沿内套管中心线方向朝向其内侧端方向延伸设置有内螺纹，位于内套管内的双头螺杆上套设有与双头螺杆同中心线且相隔设置的套管旋塞，套管旋塞通过内螺纹螺纹连接在内套管上，双头螺杆的螺杆上且位于套管旋塞的外侧端螺纹配合有螺杆旋塞，螺杆旋塞与内套管内壁相隔设置，双头螺杆上且位于套管旋塞与隔板之间的杆身上套设有压弹簧，压弹簧的两端分别抵接在套管旋塞和隔板上以能够为内套管抵接在其所在一端的外端盖上提供弹簧力，螺杆旋塞抵接在其所在一侧的套管旋塞上，外套管的管身且分别位于其两端的位置均沿外套管长度方向开设有朝向外套管中心方向延伸的条形开口，条形开口沿外套管长度方向相对设置，内套管的管身上且对应其所在条形开口的位置凸起形成有下连接凸台，下连接凸台的中心线方向沿内套管径向方向延伸设置，当内套管抵接在外端盖上时，下连接凸台与条形开口朝向外套管中心的一端相隔设置，下连接凸台伸出于其对应条形开口且能够沿条形开口延伸方向与其滑动配合，外套管且背对条形开口的一侧管身上沿外套管长度方向间隔凸起形成有两个上连接凸台，上连接凸台的中心线方向沿外套管的径向方向延伸设置，上连接凸台上设置有V形扭杆，V形扭杆的中部与上连接凸台转动连接，上连接凸台的中心线方向垂直于V形扭杆所在平面，V形扭杆的一端设置有一根与上连接凸台平行设置的传动立柱，传动立柱的一端与V形扭杆的端部固定连接，另一端设置有下连杆，下连杆的中心线方向垂直于传动立柱的中心线方向，下连杆的一端与传动立柱的端部转动连接，下连杆的另一端与下连接凸台转动连接，传动立柱的中心线方向垂直于下连杆的转动平面，V形扭杆远离传动立柱的一端凸起形成有扭柱，两根扭柱之间设置有拉弹簧，拉弹簧的两端分别与两根扭柱固定连接，拉弹簧以能够为两根传动立柱朝向其相对方向转动提供弹簧力。
在本发明中，双头螺杆的一端与振源相连接，振源产生的激励首先会传递到双头螺杆上，双头螺杆会产生左右小幅度来回运动。其中，以双头螺杆在激励下产生向右运动为例，固定在双头螺杆上的螺杆旋塞都会产生同步的向右运动，其中左侧的螺杆旋塞会推动与其接触的套筒旋塞向右运动，套筒旋塞会压缩左侧压弹簧产生压缩变形；而此时右侧的螺杆旋塞虽然也会产生与双头螺杆同步向右的运动，但由于右侧螺杆旋塞是远离右侧套筒旋塞，不会带动右侧旋塞运动，因此右侧的压弹簧不会产生新增变形。同时，由于左侧套筒旋塞与左侧内套管螺纹连接，因此也会带动左侧内套筒向右运动，左侧内套筒向右运动时又会通过位于其下部的下连接凸台带动左侧下连杆产生向右运动，左侧下连杆又会带动左侧传动立柱产生向右移动和旋转的复合运动，进而左侧传动立柱又带动左侧的V形扭杆产生转动，进而带动扭杆产生向右的移动和转动的复合运动。
V形扭杆是为了保证V形扭杆在受力绕着上连接凸台旋转时，拉弹簧产生的旋转力矩的力臂，即上连接凸台中心至拉弹簧中心线的垂直距离会发生变化，当拉弹簧变长时，力臂减小，当拉弹簧变短时，力臂变长，从而起到控制拉弹簧传递到内套筒上的力的作用，当拉弹簧变长时，传递到内套筒上的力会减小，而拉弹簧变短时，其传递到内套筒上的力会增大，即起到负刚度调节作用。可知，此时拉弹簧的力臂增大，其产生的反作用于内套筒上的力也会增大，会助力于头部内套筒继续向右运动，以此来抵消左侧压弹簧在内套筒向右运动过程中带动其压缩变形产生的新增阻力。因此，当本发明受到振动激励时，在整个运动过程中，由于拉弹簧形成的负刚度系统的助力作用，会使压弹簧产生较大压缩变形，从而以很大的变形阻断了振动的传递，起到很好的减隔振效果。反之，当双头螺杆在激励下产生向左运动时，其减隔振原理是一样的。
作为优化，所述扭柱远离V形扭杆的一端设置有挂接杆，挂接杆的中心线垂直于所述V形扭杆所在平面，挂接杆的一端螺纹连接在所述扭柱上，另一端沿其中心线方向向外凸起形成有限位端头，限位端头的直径大于挂接杆的直径，所述拉弹簧的两端分别凸起形成有挂接钩，所述拉弹簧的两端分别通过挂接钩挂接连接在挂接杆上。安装容易，方便拆卸。
作为优化，所述螺杆旋塞的外周面上绕所述螺杆旋塞中心线方向均匀间隔凸起形成有多个旋拧块，旋拧块与所述内套管管壁相隔设置。方便对螺杆旋塞进行旋转操作。
作为优化，所述双头螺杆上且位于同一侧的所述套管旋塞的数量为两个，两个所述套管旋塞相互抵接在一起，所述套管旋塞上绕其中心线方向均匀间隔开设有多个旋拧孔，旋拧孔为通孔且其中心线方向平行于所述套管旋塞的中心线方向。套管旋塞两个成对使用，以保证旋合的可靠性，另外位于内套管内的套管旋塞，可以通过旋拧孔进行旋拧操作。
作为优化，所述外套管的管身且位于其两端的位置分别沿所述外套管中心线方向朝向所述外套管中心方向延伸设置有连接螺纹，所述外端盖通过连接螺纹螺纹配合在所述外套管上，所述外套管上且位于外端盖的内侧还套设有与连接螺纹螺纹配合的内固定环，内固定环抵接在其所在一侧的所述外端盖上。通过内固定环对外端盖进行锁紧。
综上所述，本发明的有益效果在于：本发明基于负刚度原理，利用拉压弹簧组合形式有效的降低了振动传递，使用方便可靠。
附图说明
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明中上半部结构的三维示意图；
图2为本发明中下半部结构的三维示意图；
图3为本发明的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1至图3所示，本具体实施方式中的弹簧扭杆式负刚度减振装置，包括外套管1，外套管1的内孔中且沿其长度方向的中间位置固定连接有隔板2，外套管1内沿其中心线方向穿设有一根双头螺杆3，隔板2上开设有用于使双头螺杆3穿过的穿孔，穿孔的孔壁与双头螺杆3之间相隔设置，外套管1的内孔中且分别位于隔板的两侧分别设置有与其同中心线的内套管4，内套管4能够沿外套管1中心线方向与其滑动配合，内套管4的内端面与隔板2相隔设置，外套管1的两端分别盖合有与其可拆卸式连接的外端盖5，外端盖5上开设有用于使双头螺杆3穿过的伸出孔，伸出孔的孔壁与双头螺杆3之间相隔设置，内套管4的管壁上且由内套管4的外侧端沿内套管4中心线方向朝向其内侧端方向延伸设置有内螺纹，位于内套管4内的双头螺杆3上套设有与双头螺杆3同中心线且相隔设置的套管旋塞6，套管旋塞6通过内螺纹螺纹连接在内套管4上，双头螺杆3的螺杆上且位于套管旋塞6的外侧端螺纹配合有螺杆旋塞7，螺杆旋塞7与内套管4内壁相隔设置，双头螺杆3上且位于套管旋塞6与隔板2之间的杆身上套设有压弹簧8，压弹簧8的两端分别抵接在套管旋塞6和隔板2上以能够为内套管4抵接在其所在一端的外端盖5上提供弹簧力，螺杆旋塞7抵接在其所在一侧的套管旋塞6上，外套管1的管身且分别位于其两端的位置均沿外套管1长度方向开设有朝向外套管1中心方向延伸的条形开口9，条形开口9沿外套管1长度方向相对设置，内套管4的管身上且对应其所在条形开口9的位置凸起形成有下连接凸台10，下连接凸台10的中心线方向沿内套管4径向方向延伸设置，当内套管4抵接在外端盖5上时，下连接凸台10与条形开口9朝向外套管1中心的一端相隔设置，下连接凸台10伸出于其对应条形开口9且能够沿条形开口9延伸方向与其滑动配合，外套管1且背对条形开口9的一侧管身上沿外套管1长度方向间隔凸起形成有两个上连接凸台11，上连接凸台11的中心线方向沿外套管1的径向方向延伸设置，上连接凸台11上设置有V形扭杆12，V形扭杆12的中部与上连接凸台11转动连接，上连接凸台11的中心线方向垂直于V形扭杆12所在平面，V形扭杆12的一端设置有一根与上连接凸台11平行设置的传动立柱13，传动立柱13的一端与V形扭杆12的端部固定连接，另一端设置有下连杆14，下连杆14的中心线方向垂直于传动立柱13的中心线方向，下连杆14的一端与传动立柱13的端部转动连接，下连杆14的另一端与下连接凸台10转动连接，传动立柱13的中心线方向垂直于下连杆14的转动平面，V形扭杆12远离传动立柱13的一端凸起形成有扭柱15，两根扭柱15之间设置有拉弹簧16，拉弹簧16的两端分别与两根扭柱15固定连接，拉弹簧16以能够为两根传动立柱13朝向其相对方向转动提供弹簧力。
本具体实施方式中，所述扭柱15远离V形扭杆12的一端设置有挂接杆17，挂接杆17的中心线垂直于所述V形扭杆12所在平面，挂接杆17的一端螺纹连接在所述扭柱15上，另一端沿其中心线方向向外凸起形成有限位端头18，限位端头18的直径大于挂接杆17的直径，所述拉弹簧16的两端分别凸起形成有挂接钩，所述拉弹簧16的两端分别通过挂接钩挂接连接在挂接杆17上。
本具体实施方式中，所述螺杆旋塞7的外周面上绕所述螺杆旋塞7中心线方向均匀间隔凸起形成有多个旋拧块，旋拧块与所述内套管4管壁相隔设置。
本具体实施方式中，所述双头螺杆3上且位于同一侧的所述套管旋塞6的数量为两个，两个所述套管旋塞6相互抵接在一起，所述套管旋塞6上绕其中心线方向均匀间隔开设有多个旋拧孔，旋拧孔为通孔且其中心线方向平行于所述套管旋塞6的中心线方向。
本具体实施方式中，所述外套管1的管身且位于其两端的位置分别沿所述外套管1中心线方向朝向所述外套管1中心方向延伸设置有连接螺纹，所述外端盖5通过连接螺纹螺纹配合在所述外套管1上，所述外套管1上且位于外端盖5的内侧还套设有与连接螺纹螺纹配合的内固定环19，内固定环19抵接在其所在一侧的所述外端盖5上。
在具体实施的过程中，所述双头螺杆的一端设置有固定连接块，固定连接块上凹设有固定连接螺纹孔，固定连接块通过固定连接螺纹孔螺纹配合在所述双头螺杆上，固定连接块上穿设有安装连接孔，安装连接孔的中心线与固定连接螺纹孔的中心线位于同一平面上且相互垂直。固定连接块可以根据双头螺杆连接在固定连接螺纹孔内的深度进而调节与相邻部件安装的位置，使用更加方便。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (5)
1.一种弹簧扭杆式负刚度减振装置，其特征在于：包括外套管，外套管的内孔中且沿其长度方向的中间位置固定连接有隔板，外套管内沿其中心线方向穿设有一根双头螺杆，隔板上开设有用于使双头螺杆穿过的穿孔，穿孔的孔壁与双头螺杆之间相隔设置，外套管的内孔中且分别位于隔板的两侧分别设置有与其同中心线的内套管，内套管能够沿外套管中心线方向与其滑动配合，内套管的内端面与隔板相隔设置，外套管的两端分别盖合有与其可拆卸式连接的外端盖，外端盖上开设有用于使双头螺杆穿过的伸出孔，伸出孔的孔壁与双头螺杆之间相隔设置，内套管的管壁上且由内套管的外侧端沿内套管中心线方向朝向其内侧端方向延伸设置有内螺纹，位于内套管内的双头螺杆上套设有与双头螺杆同中心线且相隔设置的套管旋塞，套管旋塞通过内螺纹螺纹连接在内套管上，双头螺杆的螺杆上且位于套管旋塞的外侧端螺纹配合有螺杆旋塞，螺杆旋塞与内套管内壁相隔设置，双头螺杆上且位于套管旋塞与隔板之间的杆身上套设有压弹簧，压弹簧的两端分别抵接在套管旋塞和隔板上以能够为内套管抵接在其所在一端的外端盖上提供弹簧力，螺杆旋塞抵接在其所在一侧的套管旋塞上，外套管的管身且分别位于其两端的位置均沿外套管长度方向开设有朝向外套管中心方向延伸的条形开口，条形开口沿外套管长度方向相对设置，内套管的管身上且对应其所在条形开口的位置凸起形成有下连接凸台，下连接凸台的中心线方向沿内套管径向方向延伸设置，当内套管抵接在外端盖上时，下连接凸台与条形开口朝向外套管中心的一端相隔设置，下连接凸台伸出于其对应条形开口且能够沿条形开口延伸方向与其滑动配合，外套管且背对条形开口的一侧管身上沿外套管长度方向间隔凸起形成有两个上连接凸台，上连接凸台的中心线方向沿外套管的径向方向延伸设置，上连接凸台上设置有V形扭杆，V形扭杆的中部与上连接凸台转动连接，上连接凸台的中心线方向垂直于V形扭杆所在平面，V形扭杆的一端设置有一根与上连接凸台平行设置的传动立柱，传动立柱的一端与V形扭杆的端部固定连接，另一端设置有下连杆，下连杆的中心线方向垂直于传动立柱的中心线方向，下连杆的一端与传动立柱的端部转动连接，下连杆的另一端与下连接凸台转动连接，传动立柱的中心线方向垂直于下连杆的转动平面，V形扭杆远离传动立柱的一端凸起形成有扭柱，两根扭柱之间设置有拉弹簧，拉弹簧的两端分别与两根扭柱固定连接，拉弹簧以能够为两根传动立柱朝向其相对方向转动提供弹簧力。
2.根据权利要求1所述的弹簧扭杆式负刚度减振装置，其特征在于：所述扭柱远离V形扭杆的一端设置有挂接杆，挂接杆的中心线垂直于所述V形扭杆所在平面，挂接杆的一端螺纹连接在所述扭柱上，另一端沿其中心线方向向外凸起形成有限位端头，限位端头的直径大于挂接杆的直径，所述拉弹簧的两端分别凸起形成有挂接钩，所述拉弹簧的两端分别通过挂接钩挂接连接在挂接杆上。
3.根据权利要求1所述的弹簧扭杆式负刚度减振装置，其特征在于：所述螺杆旋塞的外周面上绕所述螺杆旋塞中心线方向均匀间隔凸起形成有多个旋拧块，旋拧块与所述内套管管壁相隔设置。
4.根据权利要求1所述的弹簧扭杆式负刚度减振装置，其特征在于：所述双头螺杆上且位于同一侧的所述套管旋塞的数量为两个，两个所述套管旋塞相互抵接在一起，所述套管旋塞上绕其中心线方向均匀间隔开设有多个旋拧孔，旋拧孔为通孔且其中心线方向平行于所述套管旋塞的中心线方向。
5.根据权利要求1所述的弹簧扭杆式负刚度减振装置，其特征在于：所述外套管的管身且位于其两端的位置分别沿所述外套管中心线方向朝向所述外套管中心方向延伸设置有连接螺纹，所述外端盖通过连接螺纹螺纹配合在所述外套管上，所述外套管上且位于外端盖的内侧还套设有与连接螺纹螺纹配合的内固定环，内固定环抵接在其所在一侧的所述外端盖上。
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