CN115823174A

CN115823174A - 一种具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构

Info

Publication number: CN115823174A
Application number: CN202211414319.XA
Authority: CN
Inventors: 苍鹏; 范智崴; 孙建伟; 孙佳宝; 王金朔
Original assignee: Changchun University of Technology
Current assignee: Changchun University of Technology
Priority date: 2022-11-11
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2042-11-11
Also published as: CN115823174B

Abstract

本发明公开了一种具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构，包括上平台、下平台、两组两杆张拉整体结构和两个刚性连接杆，所述上平台和所述下平台上下平行分布；所述上平台和所述下平台通过两组对称分布的所述两杆张拉整体结构连接；两组所述两杆张拉整体结构通过两个对称分布的所述刚性连接杆连接。本发明在降低系统自振频率的同时可保证整体结构具有较好的承载能力，达到了自稳定性特点，增强了阻尼和能量吸收能力，提高了减震效果，这样可以使减震器轻便化，降低减震器的复杂程度和整体重量，节省空间，经济环保，易于使用和调整。

Description

一种具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构

技术领域

本发明涉及减振装置技术领域，更具体的说是涉及一种具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构。

背景技术

张拉整体结构具有能够依靠自身结构适应环境保持自平衡特点，是减震器研究的一个新方向。例如棱柱形张拉整体结构就可以作为一种可变刚度弹簧应用于减震器，并且在扭转状态下张拉整体结构具有负刚度的特性，通过调节杆长和弦长的参数，张拉整体可能具有不同的负刚度特性。

目前的普通负刚度结构不能直接应用于减震器，因为负刚度结构很难在工作中保持稳定，需要和其他结构并联使用才能达到预期效果，使得整体结构更加复杂，从而限制了负刚度结构在更多场合下的应用。

因此，提供一种结构简单且稳定可靠的具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构，解决现有技术中负刚度减震平台机构易失稳，结构复杂及适用范围小的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构，包括上平台、下平台、两组两杆张拉整体结构和两个刚性连接杆，所述上平台和所述下平台上下平行分布；所述上平台和所述下平台通过两组对称分布的所述两杆张拉整体结构连接；两组所述两杆张拉整体结构通过两个对称分布的所述刚性连接杆连接。

进一步的，每组所述两杆张拉整体结构均包括第一实心杆固定座、第一中空杆固定座、第一实心杆、第一中空杆、第二实心杆固定座、第二中空杆固定座、第二实心杆、第二中空杆、第一连接块、第二连接块、第三连接块、第四连接块、第五连接块、第六连接块、第一竖直弹簧、第二竖直弹簧、第三竖直弹簧、第四竖直弹簧和水平弹簧，所述第一实心杆固定座和所述第一中空杆固定座相对称固定在所述下平面顶部；所述第一实心杆底端与所述第一实心杆固定座铰接；所述第一中空杆底端与所述第一中空杆固定座铰接；所述第一实心杆和所述第一中空杆交叉分布；所述第二实心杆固定座和所述第二中空杆固定座相对称固定在所述上平台底部，其中所述第二实心杆固定座位于所述第一中空杆固定座正上方，所述第二中空杆固定座位于所述第一实心杆固定座正上方；所述第二实心杆顶端与所述第二实心杆固定座铰接；所述第二中空杆顶端与所述第二中空杆固定座铰接；所述第二实心杆与所述第二中空杆交叉分布；所述第一实心杆顶端与所述第二中空杆底端铰接，所述第一中空杆顶端与所述第二实心杆底端铰接；所述第一连接块固定在所述第一实心杆固定座的内侧面，所述第二连接块固定在所述第一中空杆底端的内侧面，所述第三连接块固定在所述第二中空杆底端的内侧面，所述第四连接块固定在所述第一中空杆顶端的内侧面，所述第五连接块固定在所述第二中空杆顶端的内侧面，所述第六连接块固定在所述第二实心杆固定座的内侧面；所述第一竖直弹簧固定在所述第一连接块与所述第四连接块之间，所述第二竖直弹簧固定在所述第二连接块与所述第三连接块之间，所述第三竖直弹簧固定在所述第四连接块与所述第五连接块之间，所述第四竖直弹簧固定在所述第三连接块与所述第六连接块之间；所述水平弹簧固定在所述第三连接块与所述第四连接块之间；所述刚性连接杆的两端分别固定在两个所述第三连接块上。

进一步的，所述第一实心杆固定座与所述第一实心杆，所述第一中空杆固定座与所述第一中空杆，所述第一实心杆与所述第二中空杆，所述第一中空杆与所述第二实心杆，所述第二实心杆固定座与所述第二实心杆以及所述第二中空杆固定座与所述第二中空杆均通知销钉铰接。

由此可知，本发明提供了一种具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构，与现有技术相较而言，本发明具有如下有益效果：

将两个两杆张拉结构并联形成一组两杆张拉整体结构，可以在第一实心杆、第一中空杆、第二实心杆和第二中空杆中间的菱形部分产生负刚度，在降低系统自振频率的同时可保证整体结构具有较好的承载能力，达到了自稳定性特点，增强了阻尼和能量吸收能力，提高了减震效果，这样可以使减震器轻便化，降低减震器的复杂程度和整体重量，节省空间，经济环保，易于使用和调整。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构的立体结构示意图；

图2附图为本发明提供的两杆张拉整体结构的立体结构示意图。

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。

如图1、2所示，本发明实施例公开了一种具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构，包括上平台1、下平台2、两组两杆张拉整体结构3和两个刚性连接杆4，上平台1和下平台2上下平行分布；上平台1和下平台2通过两组对称分布的两杆张拉整体结构3连接；两组两杆张拉整体结构3通过两个对称分布的刚性连接杆4连接。本发明在降低系统自振频率的同时可保证整体结构具有较好的承载能力，达到了自稳定性特点，增强了阻尼和能量吸收能力，提高了减震效果，这样可以使减震器轻便化，降低减震器的复杂程度和整体重量，节省空间，经济环保，易于使用和调整。

具体的，每组两杆张拉整体结构3均包括第一实心杆固定座31、第一中空杆固定座32、第一实心杆33、第一中空杆34、第二实心杆固定座35、第二中空杆固定座36、第二实心杆37、第二中空杆38、第一连接块39、第二连接块310、第三连接块311、第四连接块312、第五连接块313、第六连接块314、第一竖直弹簧315、第二竖直弹簧316、第三竖直弹簧317、第四竖直弹簧318和水平弹簧319，第一实心杆固定座31和第一中空杆固定座32相对称固定在下平面2顶部；第一实心杆33底端与第一实心杆固定座31铰接；第一中空杆34底端与第一中空杆固定座32铰接；第一实心杆33和第一中空杆34交叉分布，也就是第一实心杆33贯穿第一中空杆34；第二实心杆固定座35和第二中空杆固定座36相对称固定在上平台1底部，其中第二实心杆固定座35位于第一中空杆固定座32正上方，第二中空杆固定座36位于第一实心杆固定座31正上方；第二实心杆37顶端与第二实心杆固定座35铰接；第二中空杆38顶端与第二中空杆固定座36铰接；第二实心杆37与第二中空杆38交叉分布，也就是第二实心杆37贯穿第二中空杆38；第一实心杆33顶端与第二中空杆38底端铰接，第一中空杆34顶端与第二实心杆37底端铰接；第一连接块39固定在第一实心杆固定座31的内侧面，第二连接块310固定在第一中空杆34底端的内侧面，第三连接块311固定在第二中空杆38底端的内侧面，第四连接块312固定在第一中空杆34顶端的内侧面，第五连接块313固定在第二中空杆38顶端的内侧面，第六连接块314固定在第二实心杆固定座35的内侧面；第一竖直弹簧315固定在第一连接块39与第四连接块312之间，第二竖直弹簧316固定在第二连接块310与第三连接块311之间，第三竖直弹簧317固定在第四连接块312与第五连接块313之间，第四竖直弹簧318固定在第三连接块311与第六连接块314之间；水平弹簧319固定在第三连接块311与第四连接块312之间；刚性连接杆4的两端分别固定在两个第三连接块311上。

具体的，第一实心杆固定座31与第一实心杆33，第一中空杆固定座32与第一中空杆34，第一实心杆33与第二中空杆38，第一中空杆34与第二实心杆37，第二实心杆固定座35与第二实心杆37以及第二中空杆固定座36与第二中空杆38均通知销钉铰接。

本发明的工作原理：

在初始状态下，第一竖直弹簧315、第二竖直弹簧316、第三竖直弹簧317、第四竖直弹簧318和水平弹簧319均为拉伸平衡状态，为两杆张拉整体结构3提供初始应力，使之处于自平衡自稳定状态；当上平台1受到震动刺激时，两个两杆张拉结构并联处的菱形区域(第一实心杆33、第一中空杆34、第二实心杆37和第二中空杆38之间形成的菱形部分)被压缩后会产生负刚度，同时两杆张拉整体结构3因其自稳定性会使上平台快速回到稳定状态。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构，其特征在于，包括上平台、下平台、两组两杆张拉整体结构和两个刚性连接杆，所述上平台和所述下平台上下平行分布；所述上平台和所述下平台通过两组对称分布的所述两杆张拉整体结构连接；两组所述两杆张拉整体结构通过两个对称分布的所述刚性连接杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构，其特征在于，每组所述两杆张拉整体结构均包括第一实心杆固定座、第一中空杆固定座、第一实心杆、第一中空杆、第二实心杆固定座、第二中空杆固定座、第二实心杆、第二中空杆、第一连接块、第二连接块、第三连接块、第四连接块、第五连接块、第六连接块、第一竖直弹簧、第二竖直弹簧、第三竖直弹簧、第四竖直弹簧和水平弹簧，所述第一实心杆固定座和所述第一中空杆固定座相对称固定在所述下平面顶部；所述第一实心杆底端与所述第一实心杆固定座铰接；所述第一中空杆底端与所述第一中空杆固定座铰接；所述第一实心杆和所述第一中空杆交叉分布；所述第二实心杆固定座和所述第二中空杆固定座相对称固定在所述上平台底部，其中所述第二实心杆固定座位于所述第一中空杆固定座正上方，所述第二中空杆固定座位于所述第一实心杆固定座正上方；所述第二实心杆顶端与所述第二实心杆固定座铰接；所述第二中空杆顶端与所述第二中空杆固定座铰接；所述第二实心杆与所述第二中空杆交叉分布；所述第一实心杆顶端与所述第二中空杆底端铰接，所述第一中空杆顶端与所述第二实心杆底端铰接；所述第一连接块固定在所述第一实心杆固定座的内侧面，所述第二连接块固定在所述第一中空杆底端的内侧面，所述第三连接块固定在所述第二中空杆底端的内侧面，所述第四连接块固定在所述第一中空杆顶端的内侧面，所述第五连接块固定在所述第二中空杆顶端的内侧面，所述第六连接块固定在所述第二实心杆固定座的内侧面；所述第一竖直弹簧固定在所述第一连接块与所述第四连接块之间，所述第二竖直弹簧固定在所述第二连接块与所述第三连接块之间，所述第三竖直弹簧固定在所述第四连接块与所述第五连接块之间，所述第四竖直弹簧固定在所述第三连接块与所述第六连接块之间；所述水平弹簧固定在所述第三连接块与所述第四连接块之间；所述刚性连接杆的两端分别固定在两个所述第三连接块上。

3.根据权利要求2所述的一种具有负刚度特性的多层张拉结构减震平台机构，其特征在于，所述第一实心杆固定座与所述第一实心杆，所述第一中空杆固定座与所述第一中空杆，所述第一实心杆与所述第二中空杆，所述第一中空杆与所述第二实心杆，所述第二实心杆固定座与所述第二实心杆以及所述第二中空杆固定座与所述第二中空杆均通知销钉铰接。