一种低刚度大质量悬挂方法与流程

本发明属于振动测量仪表领域，尤其涉及一种低刚度大质量悬挂方法。

背景技术：

欧拉弹簧在发生欧拉屈曲的临界状态时，轴向刚度急剧减小，并且能承受较大的载荷。该物理特性决定了欧拉弹簧只能承载定值。对于正在进行实验操作的载物平台，质量会不断发生变化，欧拉弹簧无法应对这种质量动态变化的载物平台，这就需要一种新的低刚度大质量悬挂方法来解决这个问题。

气囊型低刚度悬吊装置具有较高的功率重量比、低刚度、无污染和低成本等优点比较适合航空航天和精密测试仪器领域的应用。气囊型低刚度悬吊装置中气囊内部的压强决定该装置的承载能力，且压强越大，装置的承载能力越强；气囊的体积决定了该装置的刚度，且体积越大，装置的刚度越小。由于气囊体积的限制，还有出于安全因素的考虑，决定了气囊型低刚度悬吊装置无法承载大质量的载物平台。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有低刚度悬吊装置的不足，提供一种低刚度大质量悬挂方法，可以实现无气体泄漏和无噪声的低刚度大质量悬吊功能。

为实现上述目的，本发明采用以下设计方案：

将欧拉弹簧和气囊型低刚度悬吊装置并联形成并联结构，并联结构的上端固定，并联结构的下端水平悬挂的载物平台，载物平台的大部分质量由欧拉弹簧承担，载物平台用于承载重物，重物的质量不断发生改变，重物动态变化的质量以及载物平台其余的小部分质量由气囊型低刚度悬吊装置承担。

所述的欧拉弹簧承担载物平台的定值大质量，从而使欧拉弹簧工作在欧拉屈曲的临界状态。

当所述的重物的质量发生改变时，调节气囊型低刚度悬吊装置中气囊内的压力来平衡变化的质量，从而使欧拉弹簧承载定值大质量。

所述载物平台与并联结构连接时保持力矩平衡。

通过改变气囊型低刚度悬吊装置中的气囊内压力大小来调节气囊型低刚度悬吊装置的受力大小，通过增大或减小气囊的体积使得气囊型低刚度悬吊装置的刚度增大或减小。

本发明的原理是将欧拉弹簧并联上一个气囊型低刚度悬吊装置一起悬吊载物平台。在悬吊载物平台时，欧拉弹簧承载定值大质量，使欧拉弹簧工作在欧拉屈曲的临界状态，而气囊型低刚度悬吊装置只需要负担小部分质量。当载物平台的质量发生改变时，通过调节气囊型低刚度悬吊装置中气囊内的压力来平衡这部分变化的质量，来确保欧拉弹簧承载定值。

本发明的有益效果如下：

由于本发明通过并联欧拉弹簧和气囊型低刚度悬吊装置一起悬挂大质量载物平台，既使欧拉弹簧工作在发生欧拉屈曲的临界状态，承载了绝大部分载物平台的质量，弥补了气囊型低刚度悬吊装置负载能力的不足；又充分利用气囊型低刚度悬吊装置去应对载物平台上质量变化的实际情况，解决了欧拉弹簧只能承载定值质量的缺陷。

附图说明

图1是本发明结构的示意图。

图中：1、欧拉弹簧，2、气囊型低刚度悬吊装置，3、载物平台。

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，所述实施例是本发明一个实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，实现本发明所需的装置包括竖直放置的欧拉弹簧1、竖直放置的气囊型低刚度悬吊装置2、水平放置的载物平台3，欧拉弹簧1的上端和气囊型低刚度悬吊装置2的上端均固定，欧拉弹簧1的下端和气囊型低刚度悬吊装置2的下端共同连接载物平台3，欧拉弹簧1和气囊型低刚度悬吊装置2形成并联结构共同水平悬挂载物平台3。

如图1所示，将欧拉弹簧1和气囊型低刚度悬吊装置2并联形成并联结构，并联结构的一端固定，并联结构的另一端水平悬挂载物平台3，载物平台3的大部分质量由欧拉弹簧1承担，载物平台3用于承载重物，重物的质量因实际情况不断发生改变，重物动态变化的质量以及载物平台3其余的小部分质量由气囊型低刚度悬吊装置2承担。大部分质量是指大于载物平台3质量的50％，小部分质量是指小于载物平台3质量的50％。

欧拉弹簧1承担的载物平台3的大部分质量为定值，也称作定值大质量。在悬吊载物平台3时，欧拉弹簧1承载定值大质量，使欧拉弹簧1工作在欧拉屈曲的临界状态。欧拉弹簧1工作在欧拉屈曲的临界状态时，不仅可以承受大质量，还能获得很小的动态刚度。定值大质量是指欧拉弹簧1承担质量的值固定。

气囊型低刚度悬吊装置2只需要负担小部分质量。气囊型低刚度悬吊装置2在承担载物平台3小部分质量的同时还需要通过调节气囊内的气压来平衡载物平台3上变化的质量。当所述的重物的质量发生改变时，调节气囊型低刚度悬吊装置2中气囊内的压力来平衡变化的质量，从而使欧拉弹簧1承载定值大质量。气囊型低刚度悬吊装置2中的气囊内压力大小决定了装置的受力大小，气囊体积大小决定了装置的刚度大小。

具体是：通过改变气囊型低刚度悬吊装置2中的气囊内压力大小来调节气囊型低刚度悬吊装置2的受力大小，通过增大或减小气囊的体积使得气囊型低刚度悬吊装置2的刚度增大或减小。

载物平台3在与欧拉弹簧1和气囊型低刚度悬吊装置2连接时要注意力矩平衡。具体可以采用并联结构的两侧均是欧拉弹簧1，并联结构的中间是气囊型低刚度悬吊装置2，或者采用并联结构的两侧是气囊型低刚度悬吊装置2，并联结构的中间是欧拉弹簧1的连接方法。

本发明既克服了欧拉弹簧只能工作在定值载荷的不足，也解决了气囊型低刚度悬吊装置无法承载大质量载物平台的缺陷，为低刚度大质量悬挂提供了一种新的解决方案。

基于本发明的实施例，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其他实施例，都属于本发明的保护范围。本技术领域的人员根据本发明所提供的文字描述、附图以及权利要求书能够很容易在不脱离权利要求书所限定的本发明的思想和范围条件下，可以做出多种变化和改动。凡是依据本发明的技术思想和实质对上述实施例进行的任何修改、等同变化，均属于本发明的权利要求所限定的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种低刚度大质量悬挂方法。将欧拉弹簧和气囊型低刚度悬吊装置并联形成并联结构，并联结构的一端固定，并联结构的另一端水平悬挂载物平台，载物平台的大部分质量由欧拉弹簧承担，载物平台用于承载重物，重物的质量不断发生改变，重物动态变化的质量以及载物平台其余的小部分质量由气囊型低刚度悬吊装置承担。本发明既克服了欧拉弹簧只能工作在定值载荷的不足，也解决了气囊型低刚度悬吊装置无法承载大质量载物平台的缺陷，为低刚度大质量悬挂提供了一种新的解决方案。

技术研发人员：宋开臣;黄添添;叶凌云;吴晴观;李昌明
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2019.04.15
技术公布日：2019.08.16