CN112555320B - 基于永磁铁与压缩弹簧组装分段光滑双稳态负刚度吸振器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于永磁铁与压缩弹簧组装分段光滑双稳态负刚度吸振器，涉及吸振器的技术领域，包括：架，导轨，第一木块，第一竖直压缩弹簧，第二木块，第二竖直压缩弹簧，质量块，斜置压缩弹簧；第一竖直压缩弹簧、第二竖直压缩弹簧、斜置压缩弹簧的数量均为两根；第一竖直压缩弹簧一根用于第一木块与框架顶部的连接，另一根用于第一木块与框架底部的连接；第二竖直压缩弹簧一根用于第二木块与框架顶部的连接，另一根用于第二木块与框架底部的连接，斜置压缩弹簧一根用于质量块与框架顶部的连接，另一根用于质量块与框架底部的连接。通过本发明提供的吸振器可以提高现有技术中的吸振器的吸振效率。

Description

基于永磁铁与压缩弹簧组装分段光滑双稳态负刚度吸振器

技术领域

本发明涉及吸振减振的技术领域，尤其是涉及一种基于永磁铁与压缩弹簧组装分段光滑双稳态负刚度吸振器。

背景技术

振动无时无刻都在发生，在各个领域振动造成的影响有利有弊。除尘机等相关原理的设备振动是有利的。然而，对于精密加工，微小的振动都会产生误差，造成产品精度下降。机械加工时，机器运转会产生振动，零件在长期振动环境下，会产生疲劳损伤，缩短零件寿命。剧烈振动可能产生致命的事故，长期处在下的螺栓会失去预紧力，从而固定失效，螺栓脱落，造成机毁人亡；飞机在飞行过程中产生振动会影响乘客的乘机体验，更会给乘客留下阴影，更可能给机体造成伤害；减振在建筑行业应用广泛，尤其是地震，建筑振动造成建筑倒塌，造成生命财产损失，如何更高效的吸收振动是建筑行业最应该注重的；永磁铁与压缩弹簧组装的分段光滑双稳态负刚度高耗散率吸振结构具有结构简单，安装方便，维修方便，在选取合适参数的前提下，当脉冲激励X＝0～1时，此减振模型的减振效率可高达96.5％以上且可以在不超过100s的时间内完成减振过程。因此发展高效率的吸振结构具有更重要的发展价值和应

用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于永磁铁与压缩弹簧组装分段光滑双稳态负刚度吸振器，以提高现有技术中的吸振效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于永磁铁与压缩弹簧组装分段光滑双稳态负刚度吸振器，包括：

框架，导轨，第一竖直压缩弹簧，第一木块，第二竖直压缩弹簧，第二木块，质量块，斜置压缩弹簧；

所述第一竖直压缩弹簧、所述第二竖直压缩弹簧、所述斜置压缩弹簧的数量均为两根；

所述第一竖直压缩弹簧一根用于所述第一木块与所述框架顶部的连接，另一根用于所述第一木块与所述框架底部的连接；

所述第二竖直压缩弹簧一根用于所述第二木块与所述框架顶部的连接，另一根用于所述第二木块与所述框架底部的连接；

所述斜置压缩弹簧一根用于所述质量块与所述框架顶部的连接，另一根用于所述质量块与所述框架底部的连接；

所述质量块的左右两端、所述导轨的两端均安装有永磁铁，所述质量块左端的永磁铁与所述导轨左端的永磁铁极性互斥，所述质量块右端的永磁铁与所述导轨右端的永磁铁极性互斥；

所述导轨从左至右依次穿过第一木块、所述质量块左侧的永磁铁、所述质量块，所述质量块右侧的永磁铁、第二木块，并与所述框架的左右两端可拆卸连接；

所述框架的四个边角均安装有永磁铁，所述框架左侧边角的永磁铁与所述质量块左侧的永磁铁极性互吸，所述框架右侧边角的永磁铁与所述质量块右侧的永磁铁极性互吸。

优选的，所述框架左右两侧具有螺纹孔，所述框架的左右两侧与所述导轨采用螺纹连接。

优选的，所述第一木块以及所述第二木块均设有中心通孔，所述导轨穿过所述第一木块以及所述第二木块的中心通孔。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供了一种基于永磁铁与压缩弹簧组装分段光滑双稳态负刚度吸振器，包括：框架，导轨，第一木块，第一竖直压缩弹簧，第二木块，第二竖直压缩弹簧，质量块，斜置压缩弹簧；第一竖直压缩弹簧、第二竖直压缩弹簧、斜置压缩弹簧的数量均为两根；第一竖直压缩弹簧一根用于第一木块与框架顶部的连接，另一根用于第一木块与框架底部的连接；第二竖直压缩弹簧一根用于第二木块与框架顶部的连接，另一根用于第二木块与框架底部的连接；斜置压缩弹簧一根用于质量块与框架顶部的连接，另一根用于质量块与框架底部的连接；质量块的左右两端、导轨的两端均安装有永磁铁，质量块左端的永磁铁与导轨左端的永磁铁极性互斥，质量块右端的永磁铁与导轨右端的永磁铁极性互斥；导轨从左至右依次穿过第一木块、质量块左侧的永磁铁、质量块，质量块右侧的永磁铁、第二木块，并与框架的左右两端可拆卸连接；框架的四个边角均安装有永磁铁，框架左侧边角的永磁铁与质量块左侧的永磁铁极性互吸，框架右侧边角的永磁铁与质量块右侧的永磁铁极性互吸。通过本发明提供的装置可以提高现有技术中吸振器的吸振效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于永磁铁与压缩弹簧组装分段光滑双稳态负刚度吸振器结构。

图标：1—框架；2—第一木块；3—第一竖直压缩弹簧；4—第二竖直压缩弹簧；5—第二木块；6—质量块；7—斜置压缩弹簧。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，对于精密加工，微小的振动都会产生误差，造成产品精度下降。机械加工时，机器运转会产生振动，零件在长期振动环境下，会产生疲劳损伤，缩短零件寿命。剧烈振动可能产生致命的事故，长期处在下的螺栓会失去预紧力，从而固定失效，螺栓脱落，造成机毁人亡；飞机在飞行过程中产生振动会影响乘客的乘机体验，更会给乘客留下阴影，更可能给机体造成伤害；减振在建筑行业应用广泛，尤其是地震，建筑振动造成建筑倒塌，造成生命财产损失，基于此，本发明实施例提供的一基于永磁铁与压缩弹簧组装分段光滑双稳态负刚度吸振器，可以提高现有技术的吸振器的吸振效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基于永磁铁与压缩弹簧组装分段光滑双稳态负刚度吸振器进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例一提供了一种基于永磁铁与压缩弹簧组装分段光滑双稳态负刚度吸振器，包括：

框架1，导轨，第一竖直压缩弹簧3，第一木块2，第二竖直压缩弹簧4，第二木块5，质量块6，斜置压缩弹簧7；

所述第一竖直压缩弹簧3、所述第二竖直压缩弹簧4、所述斜置压缩弹簧7的数量均为两根；

所述第一竖直压缩弹簧3一根用于所述第一木块2与所述框架1顶部的连接，另一根用于所述第一木块2与所述框架1底部的连接；

所述第二竖直压缩弹簧4一根用于所述第二木块5与所述框架1顶部的连接，另一根用于所述第二木块5与所述框架1底部的连接；

所述斜置压缩弹簧7一根用于所述质量块6与所述框架1顶部的连接，另一根用于所述质量块6与所述框架1底部的连接；

所述质量块6的左右两端、所述导轨的两端均安装有永磁铁，所述质量块6左端的永磁铁与所述导轨左端的永磁铁极性互斥，所述质量块6右端的永磁铁与所述导轨右端的永磁铁极性互斥；

所述导轨从左至右依次穿过第一木块2、所述质量块6左侧的永磁铁、所述质量块6，所述质量块6右侧的永磁铁、第二木块5，并与所述框架1的左右两端可拆卸连接；

所述框架1的四个边角均安装有永磁铁，所述框架1左侧边角的磁铁与所述质量块6左侧的永磁铁极性互吸，所述框架1右侧边角的永磁铁与所述质量块6右侧的永磁铁极性互吸。

优选的，所述框架1左右两侧具有螺纹孔，所述框架1的左右两侧与所述导轨采用螺纹连接。

优选的，所述第一木块2以及所述第二木块5均设有中心通孔，所述导轨穿过所述第一木块2以及所述第二木块5的中心通孔。

实施例二：

本发明实施例二提供对实施例一提供的吸振器进行了简单叙述，具体的，质量块6的材质均为不与永磁铁吸引的较高强度的轻质合金，如钛合金或铝合金，所述第一竖直压缩弹簧3与第一木块2、所述第二竖直压缩弹簧4与第二木块5均通过铰链方式连接，斜置压缩弹簧7与质量块6通过铰链方式连接，所述质量块6、第一木块2、第二模块均可在导轨上滑动；

质量块6横穿过一个导轨且一开始与斜置压缩弹簧7连接，此时斜置压缩弹簧7处于原长状态，则质量块6处于静止状态。当被减振系统有初始速度，开始运动(也就是被减振系统开始有一定的能量)，必定带动减振系统进行运动，也就是本模型中质量块6进行运动，质量块6会在斜置压缩弹簧7的牵引下向左(向右)运动并在运动过程中，框架左端(右端)永磁铁会对镶嵌于质量块6左端(右端)的永磁铁产生作用力，在此运动过程中，假设在斜置压缩弹簧7于导轨的左侧(右侧)恢复原长后，质量块6在斜置压缩弹簧7牵引下仍然向左(向右)运动的过程中，框架左端(右端)的永磁铁才会对质量块6左端(右端)的永磁铁产生作用力。并且在向左(向右)运动过程中质量块6会与处于原长状态的第一竖置压缩弹簧3或第二竖置压缩弹簧4相碰(此时斜置压缩弹簧7处于原长)且在质量块6滑过导轨的过程中会产生摩擦力。本模型充分考虑永磁铁的磁刚度和弹簧的弹性刚度，当左右两侧镶嵌永磁铁的质量块6在斜置压缩弹簧7在拉伸程度不超过原长范围内运动时，会出现双稳态现象，而当质量块6一旦运动到斜置压缩弹簧7处于拉伸状态，则相应端的永磁铁和第一竖置压缩弹簧3或第二竖直压缩弹簧4会分别作用于镶嵌于质量块6相应侧的永磁铁以及质量块6。，第一竖直压缩弹簧3或第二竖直压缩弹簧4会对质量块6产生正立方项刚度，框架相应端的永磁铁会对镶嵌于质量块6相应侧的永磁铁产生负一次项刚度和负立方项刚度。，此时，质量块6受到的正立方项刚度会与镶嵌于质量块6相应侧的永磁铁受到的负立方项刚度近似抵消”因此最终只保留相应侧永磁铁产生的负一次项刚度，该刚度使吸振器具有高效率的吸振能力，因此在此部分为双稳态负刚度状态。这是一个吸振系统，本模型研究的目的就是当作用于被减振系统一个能量，本模型具有较好的吸振效果，即吸振系统能够吸收较多能量，以此来达到减少被减振系统多余的能量以减少被减振系统振动的作用，因此达到减振。

另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于永磁铁与压缩弹簧组装分段光滑双稳态负刚度吸振器，其特征在于，包括：

框架，导轨，第一木块，第一竖直压缩弹簧，第二木块，第二竖直压缩弹簧，质量块，斜置压缩弹簧；

所述第一竖直压缩弹簧、所述第二竖直压缩弹簧、所述斜置压缩弹簧的数量均为两根；

所述第一竖直压缩弹簧一根用于所述第一木块与所述框架顶部的连接，另一根用于所述第一木块与所述框架底部的连接；

所述第二竖直压缩弹簧一根用于所述第二木块与所述框架顶部的连接，另一根用于所述第二木块与所述框架底部的连接；

所述斜置压缩弹簧一根用于所述质量块与所述框架顶部的连接，另一根用于所述质量块与所述框架底部的连接；

所述质量块的左右两端、所述导轨的两端均安装有永磁铁，所述质量块左端的永磁铁与所述导轨左端的永磁铁极性互斥，所述质量块右端的永磁铁与所述导轨右端的永磁铁极性互斥；

所述导轨从左至右依次穿过第一木块、所述质量块左侧的永磁铁、所述质量块，所述质量块右侧的永磁铁、第二木块，并与所述框架的左右两端可拆卸连接；

所述框架的四个边角均安装有永磁铁，所述框架左侧边角的永磁铁与所述质量块左侧的永磁铁极性互吸，所述框架右侧边角的永磁铁与所述质量块右侧的永磁铁极性互吸。

2.根据权利要求1所述的吸振器，其特征在于，所述框架左右两侧具有螺纹孔，所述框架的左右两侧与所述导轨采用螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的吸振器，其特征在于，所述第一木块以及所述第二木块均设有中心通孔，所述导轨穿过所述第一木块以及所述第二木块的中心通孔。

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