CN115596802A - 一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，包括转接单元，转接单元上安装有隔振单元，且隔振单元可在转接单元上进行径向移动；隔振单元上安装有高静低动MR单元，且高静低动MR单元位于转接单元内；高静低动MR单元包括芯柱，芯柱外设置金属橡胶，金属橡胶外设置有外壳，芯柱顶部穿出外壳与转接单元顶部可拆卸连接，外壳的底部与转接单元的底部可拆卸连接，金属橡胶能够调整尺寸、相对密度和预压缩量；本发明公开的高静低动刚度隔振装置能够用于多种不同结构尺寸的动量轮，金属橡胶设计使得动量轮受到外界激励时系统的总动刚度降低，以拓宽减振频带，在动量轮振动控制领域具有广阔的应用前景。

Description

一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置

技术领域

本发明涉及振动控制领域，属于机械动力学与振动领域，特别是涉及一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置。

背景技术

动量轮是控制航天器平台姿态和保持精度的关键机械部件，其工作原理是通过自身储存的角动量与航天器进行角动量交换，来实现稳定飞行。动量轮在轨运行时的微振动直接影响航天器平台的指向精度、姿态稳定度和成像质量。随着我国对卫星等航天器平台的指向精度要求达0.01°甚至角秒级，姿态稳定度达到10^-3～10^-4（°/s），甚至更高的5×10^-5～1×10^-4（°/s）量级等不断提升的性能指标要求，微振动问题已成为发展高分辨率、高精度航天器的主要瓶颈之一。微振动一般具有幅值较小、频带宽的特点，难以由航天器自身控制系统控制，因此需要额外的主、被动振动控制装置抑制其对高分辨率、高精度航天器的影响。

在惯性执行机构和航天器平台之间采用隔振器是一种切断传递路径且通用性较强的方式。对于航天器来说，由于其应用环境的特殊性，低频、微幅的振动都会影响航天器的稳定性，故振动控制的频率范围要覆盖 0.2 Hz～1 kHz，振幅小至

级。航天器的地面微振动测试中要求隔振器具有较高的承载力，可以在支撑航天器重力的情况下，模拟其在轨工作状态，且隔振器的附加质量、附加阻尼应当较低，不影响被测结构的特性；然而隔振器的隔振范围取决于线性隔振器的固有频率，若想向低频延伸隔振频带，会导致承载能力降低。与此同时避免发射段与太阳帆板等振动耦合，隔振器主谐振频率应设计在8-35Hz，其刚度上下限有设计要求。传统的隔振器结构一旦确定，隔振频带也随之确定，想拓宽隔振频带，必须加大系统的质量。传统的阻尼减振技术，阻尼材料对外部环境温度和频率敏感，容易老化，甚至发生蠕变，因此，传统的被动控制方式均不适用于航天器微振动隔振。

因此，为实现航天器地面微振动试验的隔振要求，提高发射段隔振频带，顺应航天器轻量化、高稳定性。可以考虑引入具有高静刚度–低动刚度（HSLDS）特征的隔振器。

目前动量轮采用的隔振器主要有四个缺点：一是不具有较高的承载力，无法支持航天器重力作用下模拟其在轨自由状态的隔振效果；二是体积重量大；三是高静-低动刚度隔振器存在非线性不稳定等问题，没法实际应用；四是隔振器设计只能针对特定的动量轮，通用性较差。针对隔振器设计中使用的阻尼材料，也存在对外部环境温度和频率敏感，容易老化等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够用于多种不同结构尺寸的动量轮，金属橡胶设计使得动量轮受到外界激励时系统的总动刚度降低，以拓宽减振频带，同时，既实现动量轮地面微振动试验的隔振要求，又提高发射段隔振频带，进而提高发射段隔振效率，以保障航天器平台的指向精度、姿态稳定度和成像质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，用于安装动量轮，实现对所述动量轮振动能量的耗散和隔离；高静低动刚度隔振装置包括转接单元，所述转接单元上可拆卸连接动量轮，所述转接单元上周向安装有若干个隔振单元，且所述隔振单元可在所述转接单元上进行径向移动；所述隔振单元上安装有高静低动MR单元，且所述高静低动MR单元位于所述转接单元内；

一所述隔振单元包括若干个侧板，且若干个所述侧板相互连接，所述侧板与所述转接单元组成类弹簧框架结构，所述侧板可拆卸连接在转接单元上，所述侧板可在所述转接单元上进行径向移动，通过调整所述侧板的安装位置，可实现隔振装置的刚度可调；

所述高静低动MR单元包括芯柱，所述芯柱外设置金属橡胶，所述金属橡胶外设置有外壳，所述芯柱顶部穿设出外壳与所述转接单元顶部可拆卸连接，所述外壳的底部与所述转接单元的底部可拆卸连接，通过调整所述金属橡胶的尺寸、相对密度和预压缩量，实现高静低动刚度的效果，与所述类弹簧框架结构配合后可实现拓宽隔振频带的作用。

优选的，所述转接单元包括上转接盘和下转接盘，且所述上转接盘和下转接盘上周向开设有若干安装槽，所述侧板的顶部和底部分别与所述安装槽相适配，所述侧板、上转接盘和下转接盘组成类弹簧框架结构。

优选的，若干所述侧板的顶部通过上安装板连接，若干所述侧板的底部通过下安装板连接，相邻所述侧板间存在有间距，所述侧板的顶部和底部分别与所述上转接盘的安装槽和下转接盘的安装槽可拆卸连接。

优选的，所述侧板的通孔中心到所述上转接盘和到所述下转接盘的距离为d₁，所述d₁的调整范围为50mm-60mm。

优选的，所述金属橡胶包括套设在所述芯柱上的第一金属橡胶和第二金属橡胶，所述芯柱包括长轴段、推力盘和短轴段，且所述长轴段和短轴段分别固接在所述推力盘两侧，所述长轴段上套接有第一金属橡胶，所述短轴段上套接有第二金属橡胶，且所述长轴段依次贯穿第一金属橡胶和外壳，所述长轴段延伸至所述外壳外部，所述短轴段穿设在所述第二金属橡胶内，且所述短轴段位于所述外壳内，所述长轴段的顶部与所述上转接盘顶部螺纹连接。

优选的，所述外壳包括顶盖和底盖，所述顶盖和底盖可拆卸连接，所述长轴段贯穿所述顶盖延伸至所述顶盖外，且所述底盖与所述下转接盘螺纹连接，所述顶盖和所述第一金属橡胶之间与所述底盖和所述第二金属橡胶之间设置有预压缩量

；

如图11所示，当位移小于

时，高静低动MR单元的刚度和阻尼分别为

和

；当位移超过

时，高静低动MR单元的刚度和阻尼分别为

和

。

当位移小于

时，高静低动MR单元的刚度为

和

；当位移超过

时，高静低动MR单元的刚度和阻尼分别为

和

。根据材料力学，高静低动MR单元为系统提供的刚度和阻尼为

和

，则当位移小于

时，系统的总刚度为

，阻尼为

，当位移超过

时，系统的总刚度为

，

。

优选的，所述第一金属橡胶和第二金属橡胶的尺寸设计原则如下：

金属橡胶轴向接触面积

；

金属橡胶径向接触面积

；

金属橡胶圆弧面面积

；

金属橡胶的尺寸为

其中R₁为金属橡胶中心通孔的半径，R₂为金属橡胶水平面的半径，R₃为金属橡胶的半径，R₄为金属橡胶圆弧面的半径，H₁为金属橡胶径向接触面到金属橡胶圆弧面的高度，x₀为金属橡胶轴向、径向和圆弧方向的各向预压缩量。

优选的，所述属橡胶轴向接触面面积S₁是金属橡胶径向接触面面积S₂的0.5倍,所述金属橡胶轴向接触面面积S₁是金属橡胶圆弧面面积S₃的0.5倍。

优选的，所述短轴段的长度小于所述上转接盘与所述下转接盘在发射段载荷下的最大轴向相对位移

。

优选的，所述顶盖上的顶盖通孔孔径与所述长轴段外径所留间隙为

，且所述间隙

大于所述上转接盘与所述下转接盘在发射段载荷下的最大径向相对位移

，所述顶盖的顶盖水平面的外径至少为所述间隙

的两倍，所述顶盖的顶盖开口端内径与所述推力盘外径的差值等于间隙

。

本发明公开了以下技术效果：本发明公开的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置的优点在于：

（1）可通过调整隔振单元的安装位置及调整金属橡胶的尺寸、相对密度和预压缩量等参数实现固有频率最优值设计，且可调频率广，适用于多种型号的动量轮，具备一定的通用性；本发明中的上下转接盘与侧板组成的类弹簧框架结构有较高的刚度，可实现航天器地面微振动试验的要求，芯柱、金属橡胶和外壳组成的高静低动MR单元，在保证在轨段隔振需求的同时，可拓宽发射段隔振频带，提高隔振效率；同时金属橡胶采用鼓式金属橡胶，鼓式金属橡胶对安装角度敏感性较小，具有良好的安装适应性；各向刚度基本一致，有利于隔振器各项刚度均匀性设计，提高固有频率的紧凑性；优良的设计性，可根据实际刚度-阻尼要求进行优化设计；

（2）通过对金属橡胶的外层施加预压缩量，实现了金属橡胶有较稳定刚度-阻尼特性的同时，实现了金属橡胶在外壳内的密闭，防止高强度交变载荷下产生碎屑，污染外部设备的可能，提高了隔振装置的可靠性，延长其使用寿命；

（3）本发明公开的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置无需改变动量轮结构与安装接口，安装简单、方便；在具有较好加工性的同时，使得隔振结构有较小的附加质量，实现低成本的前提下轻质高效。

附图说明

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

图1为隔振装置与动量轮组合结构图；

图2为本发明中隔振装置的结构示意图；

图3为高静低动MR单元的结构示意图；

图4为高静低动MR单元的分解图；

图5为图3中A-A方向的剖视图；

图6为金属橡胶的设计尺寸示意图；

图7为上转接盘的结构示意图；

图8为下转接盘的结构示意图；

图9为隔振单元的结构示意图；

图10为上紧固件和下紧固件的结构示意图；

图11为原理图。

其中，1-上转接盘；1a-第一限位凸台；1b-第一内台面；1c-第二内台面；2-第一螺钉；3-第一垫片；4-侧板；4a-上安装板；4b-第一侧端部；4c-第二侧端部；4d-下安装板；4e-第三侧端部；4f-第四侧端部；4g-第一通孔；4h-第二通孔；5-高静低动MR单元；6-下转接盘；6a-第二限位凸台；6b-第三内台面；6c-第四内台面；7-芯柱；7a-第一内螺纹；7b-长轴段；7c-推力盘；7d-短轴段；8-顶盖；8a-顶盖通孔；8b-顶盖外螺纹；8c-顶盖开口端；8d-顶盖内空腔；8e-顶盖水平面；9-底盖；9a-底盖开口端；9b-下端面；9c-第二内螺纹；9d-凸台面；9e-螺纹孔；9f-底盖内空腔；10-第一金属橡胶；10a-第一中心通孔；10b-第一上端面；10c-第一圆周面；10d-第一下端面；11-第二金属橡胶；11a-第二中心通孔；11b-第二上端面；11c-第二圆周面；11d-第二下端面；12-第二螺钉；13-第二垫片；A-动量轮；B-高静低动刚度隔振装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-11，本发明提供一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，用于安装动量轮A，实现对动量轮A振动能量的耗散和隔离；高静低动刚度隔振装置B包括转接单元，转接单元上可拆卸连接动量轮，转接单元上周向安装有若干个隔振单元，且隔振单元可在转接单元上进行径向移动；隔振单元上安装有高静低动MR单元5，且高静低动MR单元5位于转接单元内；

一隔振单元包括若干个侧板4，且若干个侧板4相互连接，侧板4与转接单元组成类弹簧框架结构，侧板4可拆卸连接在转接单元上，侧板4可在转接单元上进行径向移动，通过调整侧板4的安装位置，可实现隔振装置的刚度可调；

高静低动MR单元5包括芯柱7，芯柱7外设置金属橡胶，金属橡胶外设置有外壳，芯柱7顶部穿设出外壳与转接单元顶部可拆卸连接，外壳的底部与转接单元的底部可拆卸连接，通过调整金属橡胶的尺寸、相对密度和预压缩量，实现高静低动刚度的效果，与类弹簧框架结构配合后可实现拓宽隔振频带的作用；其中，多个侧板4和高静低动刚度MR单元5沿上转接盘1和下转接盘6的周向等角度均匀布置在类弹簧框架结构内，其数量为至少4个；其中金属橡胶采用鼓式金属橡胶，鼓式金属橡胶对安装角度敏感性较小，具有良好的安装适应性，普通圆柱状金属橡胶的径向刚度是轴向刚度的2倍左右，而鼓式金属橡胶的各向刚度基本一致，所以对安装角度敏感度较小。

进一步优化方案，为了更好对隔振装置进行调整固有频率，转接单元包括上转接盘1和下转接盘6，且上转接盘1和下转接盘6上周向开设有若干安装槽，侧板4的顶部和底部分别与安装槽相适配，侧板4、上转接盘1和下转接盘6组成类弹簧框架结构；且转接单元包括上转接盘1和下转接盘6，且上转接盘1和下转接盘6上周向开设有若干安装槽，侧板4的顶部和底部分别与安装槽相适配，侧板4、上转接盘1和下转接盘6组成类弹簧框架结构；其中上转接盘1和下转接盘6采用不锈钢材质，优选304牌号；

其中，具体的，侧板4的通孔中心到上转接盘1和到下转接盘6的距离为d₁，d₁的调整范围为50mm-60mm；通过设计侧板4安装位置，以实现类弹簧框体刚度的可调，以达到类弹簧框体固有频率最优值设计。

在试验过程中，金属橡胶的尺寸、相对密度和预压缩量可以按照要求设计好，当其设置好之后将其安装在上转接盘1和下转接盘6之间，而试验过程中可以通过调整侧板在上转接盘和下转接盘径向的距离，进而改变侧板刚度，通过改变侧边的刚度来实现对隔振装置的固有频率进行调节，且可调频率广，适用于多种型号的动量轮，具备一定的通用性，而固有频率需要进行微调节时，可以通过调整金属橡胶的尺寸、相对密度和预压缩量实现，同时金属橡胶在实际应用中起到阻尼作用，金属橡胶利用自身内部相互啮合的金属丝通过摩擦作用耗能，同时通过调整以上的参数还可以调整高静低动MR单元5的刚度，通过调整金属橡胶相对密度以及施加预压缩量后组成的高静低动刚度单元，实现刚度上下限范围内的高静低动刚度设计；通过调节侧板安装位置，同时调整金属橡胶的尺寸、相对密度和预压缩量，在保证在轨段隔振需求的同时，可拓宽发射段隔振频带，提高隔振效率。

参照图2、图7-8，本发明隔振装置的一个实施例中，具体的，为了隔振单元安装更加稳定和牢固，进而保证隔振装置的正常使用，在上转接盘1下方固接若干组第一限位凸台1a，且每组第一限位凸台1a至少为两个，两个第一限位凸台1a对称固定安装在安装槽两侧，上安装板4a的两端插接在两个第一限位凸台1a内，即上安装板4a的第一侧端部4b和第二侧端部4c分别与第一限位凸台1a的第一内台面1b和第二内台面1c适配；在下转接盘6下方固接若干组第二限位凸台6a，且每组第二限位凸台6a至少为两个，两个第二限位凸台6a对称固定安装在安装槽两侧，下安装板4d的两端插接在两个第二限位凸台6a内，即下安装板4d的第三侧端部4e和第四侧端部4f分别与第二限位凸台6a的第三内台面6b和第四内台面6c适配，这样当隔振单元与转接单元和高静低动MR单元5连接时，使得侧板4调节更加便捷，同时整个隔振装置各结构简单、轻质，在具有较好加工性的同时，使得隔振装置有较小的附加质量，实现低成本的前提下轻质高效。

如图2、图9和图10所示，本发明隔振装置的一个实施例中，具体的，其中侧板4采用铝合金材质，优选2A14牌号；且若干侧板4的顶部通过上安装板4a连接，若干侧板4的底部通过下安装板4d连接，相邻侧板4间存在有间距，侧板4分别通过上紧固件和下紧固件与转接单元可拆卸连接，侧板4的顶端和底端可在转接单元上进行径向移动，在上安装板4a上开设第一通孔4g，在下安装板4d上开设第二通孔4h，且上紧固件和下紧固件分别穿设过第一通孔4g和第二通孔4h。其中为了方便与高静低动MR单元5进行连接，在位于中间的侧板4上下开设安装孔，且在上安装板4a和下安装板4d的对应位置也开设相应安装孔，侧板4的安装孔与上安装板4a和下安装板4d的安装孔对应，进行连接时直接采用上紧固件将组装后的隔振单元顶部连接分别与转接单元和长轴段7b连接，采用下紧固件将组装后的隔振单元底部连接分别与转接单元和底盖9底部连接；

本发明隔振装置的另一个实施例中，具体的，上紧固件包括放置在与上转接盘1连接的侧板4上方的第一垫片3，第一垫片3上穿设有第一螺钉2，第一螺钉2穿设过第一垫片3与长轴段7b螺纹连接；下紧固件包括放置在与下转接盘6连接的侧板4上方的第二垫片13，第二垫片13上穿设有第二螺钉12，第二螺钉12穿设过第二垫片13与底盖9螺纹连接，其中第一螺钉2、第二螺钉12、第一垫片3和第二垫片13采用不锈钢材质，进行安装时，第一垫片与长轴段的端面紧密抵接，第二垫片13与底盖9的下端面9b紧密抵接。

更进一步说，金属橡胶包括套设在芯柱7上的第一金属橡胶10和第二金属橡胶11，芯柱7包括长轴段7b、推力盘7c和短轴段7d，且长轴段7b和短轴段7d分别固接在推力盘7c两侧，长轴段7b上套接有第一金属橡胶10，短轴段7d上套接有第二金属橡胶11，且长轴段7b依次贯穿第一金属橡胶10和外壳，长轴段7b延伸至外壳外部，短轴段7d穿设在第二金属橡胶11内，且短轴段7d位于外壳内，长轴段7b的顶部与上转接盘1顶部螺纹连接。

再进一步说，外壳包括顶盖8和底盖9，顶盖8和底盖9可拆卸连接，长轴段7b贯穿顶盖8延伸至顶盖8外，且底盖9与下转接盘6螺纹连接，顶盖8和第一金属橡胶10之间与底盖9和第二金属橡胶11之间设置有预压缩量

；

当位移小于

时，高静低动MR单元的刚度和阻尼分别为

和

；当位移超过

时，高静低动MR单元的刚度和阻尼分别为

和

。

当位移小于

时，高静低动MR单元的刚度为

和

；当位移超过

时，高静低动MR单元的刚度和阻尼分别为

和

。根据材料力学，高静低动MR单元为系统提供的刚度和阻尼为

和

，则当位移小于

时，系统的总刚度为

，阻尼为

，当位移超过

时，系统的总刚度为

，

；通过调整侧板4安装位置及金属橡胶材料参数针对不同型号动量轮可实现固有频率最优值设计，以获得最优的隔振效率；通过设计金属橡胶预压缩量及材料参数调整高静低动刚度单元的刚度分布，以保证地面微振动试验的要求同时，提高发射段隔振频带，提高隔振效率，且金属橡胶单元使用的是耐高温、耐腐蚀、温度敏感性较小的GH4169牌号金属丝，经过拉丝、绕丝、模压等工序制成，可通过设计相对密度实现刚度-阻尼的可调。由GH4169牌号金属丝成型的金属橡胶较其他材料金属丝成型的金属橡胶刚度线性段较宽，有较好的刚度特性。

如图2-5所示，具体的，在长轴段7b内开设第一内螺纹7a，同时第一金属橡胶10的中心处开设有第一中心通孔10a，第一中心通孔10a用于长轴段7b穿过，且长轴段7b可以在第一中心通孔10a内运动，第二金属橡胶11的中心处开设有第二中心通孔11a，第二中心通孔11a用于短轴段7d的穿过，但长轴段7b会贯穿到第一中心通孔10a外，而短轴段7d仅是穿设在第二中心通孔11a内，短轴段7d可以在第二通孔4h内运动，再者第一金属橡胶10和第二金属橡胶11为实心结构；顶盖8上开设有顶盖通孔8a，且顶盖8内为空腔结构，第一金属橡胶10位于顶盖内空腔8d内，顶盖8外开设有顶盖外螺纹8b，且顶盖外螺纹8b接近顶盖开口端8c设置，顶盖8的顶部外围为弧形结构，同时第一金属橡胶10的顶部外围同样为弧形结构；底盖9的与顶盖8接触的部分设置为凸台面9d，远离顶盖8的一端设置为柱形结构，且柱形结构内开设有螺纹孔9e，第二金属橡胶11位于底盖内空腔9f内，为了方便顶盖8与底盖9的适配，在凸台面9d内开设第二内螺纹9c，第二内螺纹9c接近底盖开口端9a设置。安装时，其中长轴段7b、推力盘7c和短轴段7d采用一体成型结构，推力盘7c为圆形结构，首先现将第一金属橡胶10插接在长轴段7b上，即长轴段7b贯穿第一中心通孔10a，且第一金属橡胶10的第一下端面10d与推力盘7c的顶部抵接，然后将第二金属橡胶11插接在短轴段7d上，即短轴段7d贯穿第二中心通孔11a，且第二金属橡胶11的第二下端面11d9b与推力盘7c的底部抵接，将底盖9套设在第二金属橡胶11上，当第二金属橡胶11的第二上端面11b与底盖9的底部抵接，第二金属橡胶11的第二圆周面11c与底盖内空腔9f完全适配，即完成对底盖9的安装，最后将顶盖8套设在第一金属橡胶10外，旋转顶盖8使得顶盖外螺纹8b与第二内螺纹9c连接，直到顶盖8无法再转动即完成顶盖8安装，顶盖8安装完成后，第一金属橡胶10的第一上端面10b及第一圆周面10c与顶盖内空腔8d适配；其中芯柱7、顶盖8和底盖9采用不锈钢材质，优选304牌号。

如图6所示，本发明的一个实施例中，为保证金属橡胶具有较为均匀的各向刚度，金属橡胶尺寸需要进行设计，具体的金属橡胶的尺寸设计原则如下：第一金属橡胶10和第二金属橡胶11的尺寸设计原则如下：

金属橡胶轴向接触面积

；

金属橡胶径向接触面积

；

金属橡胶圆弧面面积

；

金属橡胶的尺寸为

其中R₁为金属橡胶中心通孔的半径，R₂为金属橡胶水平面的半径，R₃为金属橡胶的半径，R₄为金属橡胶圆弧面的半径，H₁为金属橡胶径向接触面到金属橡胶圆弧面的高度，x₀为金属橡胶轴向、径向和圆弧方向的各向预压缩量；属橡胶轴向接触面面积S₁是金属橡胶径向接触面面积S₂的0.5倍,金属橡胶轴向接触面面积S₁是金属橡胶圆弧面面积S₃的0.5倍。

本发明隔振装置一个实施例中，具体的，短轴段7d的长度小于上转接盘1与下转接盘6在发射段载荷下的最大轴向相对位移

，顶盖通孔8a的孔径与长轴段7b外径所留间隙为

，且间隙

大于上转接盘1与下转接盘6在发射段载荷下的最大径向相对位移

，同时顶盖水平面8e的外径至少为间隙

的两倍，顶盖开口端8c内径与推力盘外径的差值等于间隙

。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。

以上的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，用于安装动量轮（A），实现对所述动量轮（A）振动能量的耗散和隔离；其特征在于：高静低动刚度隔振装置（B）包括转接单元，所述转接单元上可拆卸连接动量轮，所述转接单元上周向安装有若干个隔振单元，且所述隔振单元可在所述转接单元上进行径向移动；所述隔振单元上安装有高静低动MR单元（5），且所述高静低动MR单元（5）位于所述转接单元内；

一所述隔振单元包括若干个侧板（4），且若干个所述侧板（4）相互连接，所述侧板（4）与所述转接单元组成类弹簧框架结构，所述侧板（4）可拆卸连接在转接单元上，所述侧板（4）可在所述转接单元上进行径向移动，通过调整所述侧板（4）的安装位置，可实现隔振装置的刚度可调；

所述高静低动MR单元（5）包括芯柱（7），所述芯柱（7）外设置金属橡胶，所述金属橡胶外设置有外壳，所述芯柱（7）顶部穿设出外壳与所述转接单元顶部可拆卸连接，所述外壳的底部与所述转接单元的底部可拆卸连接，通过调整所述金属橡胶的尺寸、相对密度和预压缩量，实现高静低动刚度的效果，与所述类弹簧框架结构配合后可实现拓宽隔振频带的作用。

2.根据权利要求1所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：所述转接单元包括上转接盘（1）和下转接盘（6），且所述上转接盘（1）和下转接盘（6）上周向开设有若干安装槽，所述侧板（4）的顶部和底部分别与所述安装槽相适配，所述侧板（4）、上转接盘（1）和下转接盘（6）组成类弹簧框架结构。

3.根据权利要求2所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：若干所述侧板（4）的顶部通过上安装板（4a）连接，若干所述侧板（4）的底部通过下安装板（4d）连接，相邻所述侧板（4）间存在有间距，所述侧板（4）的顶部和底部分别与所述上转接盘（1）的安装槽和下转接盘（6）的安装槽可拆卸连接。

4.根据权利要求1或3所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：所述侧板（4）的通孔中心到所述上转接盘（1）和到所述下转接盘（6）的距离为d₁，所述d₁的调整范围为50mm-60mm。

5.根据权利要求2所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：所述金属橡胶包括套设在所述芯柱（7）上的第一金属橡胶（10）和第二金属橡胶（11），所述芯柱（7）包括长轴段（7b）、推力盘（7c）和短轴段（7d），且所述长轴段（7b）和短轴段（7d）分别固接在所述推力盘（7c）两侧，所述长轴段（7b）上套接有第一金属橡胶（10），所述短轴段（7d）上套接有第二金属橡胶（11），且所述长轴段（7b）依次贯穿第一金属橡胶（10）和外壳，所述长轴段（7b）延伸至所述外壳外部，所述短轴段（7d）穿设在所述第二金属橡胶（11）内，且所述短轴段（7d）位于所述外壳内，所述长轴段（7b）的顶部与所述上转接盘（1）顶部螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：所述外壳包括顶盖（8）和底盖（9），所述顶盖（8）和底盖（9）可拆卸连接，所述长轴段（7b）贯穿所述顶盖（8）延伸至所述顶盖（8）外，且所述底盖（9）与所述下转接盘（6）螺纹连接，所述顶盖（8）和所述第一金属橡胶（10）之间与所述底盖（9）和所述第二金属橡胶（11）之间设置有预压缩量

；

当位移小于

时，高静低动MR单元的刚度和阻尼分别为

和

；当位移超过

时，高静低动MR单元的刚度和阻尼分别为

和

；

当位移小于

时，高静低动MR单元的刚度为

和

；当位移超过

时，高静低动MR单元的刚度和阻尼分别为

和

；根据材料力学，高静低动MR单元为系统提供的刚度和阻尼为

和

，则当位移小于

时，系统的总刚度为

，阻尼为

，当位移超过

时，系统的总刚度为

，

。

7.根据权利要求5所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：所述第一金属橡胶（10）和第二金属橡胶（11）的尺寸设计原则如下：

金属橡胶轴向接触面积

；

金属橡胶径向接触面积

；

金属橡胶圆弧面面积

；

金属橡胶的尺寸为

其中R₁为金属橡胶中心通孔的半径，R₂为金属橡胶水平面的半径，R₃为金属橡胶的半径，R₄为金属橡胶圆弧面的半径，H₁为金属橡胶径向接触面到金属橡胶圆弧面的高度，x₀为金属橡胶轴向、径向和圆弧方向的各向预压缩量。

8.根据权利要求7所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：所述属橡胶轴向接触面面积S₁是金属橡胶径向接触面面积S₂的0.5倍,所述金属橡胶轴向接触面面积S₁是金属橡胶圆弧面面积S₃的0.5倍。

9.根据权利要求5所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：所述短轴段（7d）的长度小于所述上转接盘（1）与所述下转接盘（6）在发射段载荷下的最大轴向相对位移

。

10.根据权利要求6所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：所述顶盖（8）上的顶盖通孔（8a）孔径与所述长轴段（7b）外径所留间隙为

，且所述间隙

大于所述上转接盘（1）与所述下转接盘（6）在发射段载荷下的最大径向相对位移

，所述顶盖（8）的顶盖水平面（8e）的外径至少为所述间隙

的两倍，所述顶盖（8）的顶盖开口端（8c）内径与所述推力盘（7c）外径的差值等于间隙

。

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