一种竖直-扭转式非线性吸振结构

1.本发明涉及机械减振领域，特别是一种竖直-扭转式非线性吸振结构。


背景技术：

2.振动控制在诸如军事、基础设施、航空航天、精密测量测控等工程领域中具有非常重要的意义。线性吸振器是被动控制领域中最早也最为常见的一种振动抑制装置，然而其对工作频率非常敏感，工作频域外效率会快速下降；特别重要的是它会对原系统自由振动特性产生影响，改变原设计性能。作为改进，非线性将会用于该消振器中。非线性消振器由于不存在线性共振频率，可以实现宽频振动控制，并且对原系统的自由振动特性无影响。不同于以往的非线性消振器结构，本次设计的消振器引入了扭转结构，在消除振动以及减振效率方面具有更多的可能性与可行性。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种竖直-扭转式非线性吸振结构，将竖直位移转化为扭转位移，改变了现有吸振结构的能量传递方式；通过特殊构造转化了运动的方向，减小了振子的运动范围，一定程度上缩小了所需占用的体积空间，提升了安装便利性，提高了振动控制效率，适用于各种振动环境下的减振。
4.为达到上述目的，本发明的构思是：
5.需要减震的装置与该吸振结构的运动机构相连，当其发生振动产生位移时，运动机构也会随之产生位移。通过带有一定倾斜角度的连接直杆，运动机构在移动的同时也会产生扭转运动。这种变形使消振系统产生非线性转矩，同时也会给需减震的装置带来附加的非线性约束扭矩，可以通过设计连接直杆的参数和个数等措施实现对该约束扭矩的调控进而扩大消振频带以提高消振效率。
6.根据上述构思，本发明采用如下技术方案：
7.一种竖直-扭转式非线性吸振结构，包括：运动机构、连接直杆、固定机构，所述运动机构一面与被消振结构相连，另一面刻有凹槽，所述固定机构的一面刻有相应的凹槽，所述若干连接直杆两端分别连接运动机构和固定机构之间的凹槽，连接直杆不垂直于两个机构的表面，呈一定角度的倾斜。
8.所述运动机构和固定机构上的凹槽绕中心呈等间距分布。
9.与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
10.本发明设计了一种非线性扭转结构，不改变原结构固有频率，具有宽频吸振效果。本发明运动机构与固定机构以杆件相连，减小了振子尺寸及质量，提高振动控制效率，适用各种振动环境，包括微振动环境。本发明安装于结构支撑处，维护方便；使用被动控制策略，结构可靠，低成本高效能，经久耐用。
附图说明
11.图1是本发明的结构示意图。
12.图2是运动机构凹槽示意图。
13.图中：1、运动机构；2、连接直杆；3、固定机构；
具体实施方式
14.下面结合附图对本发明做进一步的说明。
15.如图1所示，一种竖直-扭转式非线性吸振结构，包括：运动机构1、连接直杆2、固定机构3，所述运动机构1一面与被消振结构相连，另一面刻有凹槽，所述固定机构3的一面刻有相应的凹槽，凹槽绕中心呈等间距分布，如图2所示；所述若干连接直杆2两端分别连接运动机构1和固定机构3之间的凹槽，连接直杆2不垂直于两个机构的表面，呈一定角度的倾斜。
16.由于连接直杆2初始时刻为倾斜状态，其一端随运动机构1运动时为了确保结构正常位移必将发生旋转，以增加或缩小运动机构1与固定机构3的距离，使运动结构1做竖直运动时发生扭转，让系统产生非线性扭转约束进而达到以消振效果。
17.由于该吸振结构占用空间基本确定，因此不需要特别地为吸振结构设计、预留运动空间，这减少了设计工作，也提高了载体空间利用效率。
18.上述实施例竖直-扭转式的非线性吸振结构，该吸振器利用自身的扭转特点，将竖直方向上的位移转化为扭转方向的位移，实现对竖直方向上振动的消除。该装置主要由一个运动机构、一个固定机构，以及若干根连接直杆组成。本发明上述实施例可以有效地吸收振子振动能量，可广泛用于各种振动环境，质量小，安装空间小，可靠性高；并且安装维护便利，经久耐用。
19.上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种竖直-扭转式非线性吸振结构，其特征在于，包括：运动机构(1)、连接直杆(2)、固定机构(3)，所述运动机构(1)一面与被消振结构相连，另一面刻有凹槽，所述固定机构(3)的一面刻有相应的凹槽，所述若干连接直杆(2)两端分别连接运动机构(1)和固定机构(3)之间的凹槽，连接直杆(2)不垂直于两个机构的表面，呈一定角度的倾斜。2.根据权利要求1所述的竖直-扭转式非线性吸振结构，其特征在于，所述运动机构(1)和固定机构(3)上的凹槽绕中心呈等间距分布。

技术总结
本发明涉及一种竖直-扭转式非线性吸振结构，包括：运动机构、连接直杆、固定机构，所述运动机构一面与被消振结构相连，另一面刻有凹槽，所述固定机构的一面刻有相应的凹槽，所述若干连接直杆两端分别连接运动机构和固定机构之间的凹槽，连接直杆不垂直于两个机构的表面，呈一定角度的倾斜。该吸振结构利用自身的扭转特点，将竖直方向上的位移转化为扭转方向的位移，实现对竖直方向上振动的消除。本发明可以有效地吸收振子振动能量，可广泛用于各种振动环境，质量小，安装空间小，可靠性高；并且安装维护便利，经久耐用。经久耐用。经久耐用。


技术研发人员：毛晓晔 袁嘉瑞 邵宇飞 曾佑成 邓天昌 丁虎 陈立群
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2022.12.28
技术公布日：2023/3/16