一种负刚度可变的曲轴惯容器

本发明涉及结构振动控制，尤其是涉及一种负刚度可变的曲轴惯容器。

背景技术：

1、区别于正刚度装置，负刚度装置是指装置出力与装置位移同相位，即装置出力不是“抵抗”而是“协助”装置两端的运动。利用以上概念，基于负刚度装置的结构控制系统体现了高效的振动控制效果，如负刚度隔振系统相较传统隔振系统的低传递率优势。

2、惯容是一种两端点的加速度相关型控制元件，表现出独特的表观质量放大作用，而负刚度特性是惯容元件的另一重要特征。因此，利用惯容技术可以实现可变负刚度特性。然而，现有常见惯容器(如滚珠丝杠惯容器、齿轮齿条惯容器)的惯容系数为一恒定值，在特定动力激励下的负刚度是恒定的，适用范围受限且适应性低。

3、相比于负刚度恒定的惯容器，负刚度可变的装置能够实现减振对象的自适应控制效果，是一种高性能减振装置，因此需要提出一种负刚度可变的惯容器。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在负刚度恒定的惯容器适用范围受限且适应性低的缺陷而提供一种能够实现对减振对象自适应控制的负刚度可变的惯容器。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种负刚度可变的曲轴惯容器，包括曲轴、飞轮、连杆、平动杆、支撑框架和平动杆固定架；

4、所述曲轴可转动固定在支撑框架上，所述飞轮连接曲轴，所述曲轴连接连杆，所述连杆连接平动杆，所述平动杆固定架固定在支撑框架上，所述平动杆固定架滑动连接平动杆，且支撑平动杆。

5、优选地，所述平动杆固定架包括直线轴承和支撑板，所述支撑板一端固定连接支撑框架，另一端固定连接直线轴承。

6、优选地，所述支撑板包括固定板和加强筋，所述直线轴承固定在固定板上，所述固定板和加强筋垂直固定连接，所述支撑板垂直固定在支撑框架上。

7、优选地，所述加强筋为三角形结构。

8、优选地，所述支撑框架为桶状结构，所述支撑框架的一侧固定有第一连接环，相对的一侧设有连接通孔，所述平动杆的一端穿过连接通孔可转动连接连杆，另一端固定有第二连接环。

9、优选地，所述第一连接环焊接固定在支撑框架上，所述第二连接环焊接固定在平动杆上。

10、优选地，所述支撑框架上设有固定孔，所述曲轴包括主轴和从轴，所述主轴可转动固定在固定孔中，所述从轴可转动连接连杆。

11、优选地，所述主轴通过卡簧可转动固定在支撑框架上的固定孔中。

12、优选地，所述飞轮套设在曲轴的主轴上，所述飞轮通过螺栓固定连接曲轴的主轴。

13、优选地，所述飞轮的数量为多个。

14、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

15、(1)本方案通过平动杆穿过直线轴承，沿着直线轴承的方向和支撑框架做平动运动，平动杆通过连杆带动曲轴旋转，进而设置在曲轴上的飞轮转动，由于惯容器的平动运动的相对线性加速度与飞轮旋转运动的角加速度之间的转化关系是非线性变化的，所产生的负刚度是可变的，且能够产生质量放大效果。本方案中的惯容器具备宽频高效的减振性能，同时，惯容器负刚度可变的特点，能够实现对减震对象的自适应控制效果。

16、(2)本方案中利用曲轴和平动杆的连接，将装置的平动运动，转换为曲轴带动飞轮的转动，飞轮在转动的过程中变速转动，起到质量放大的效果，惯容器的整体结构简单巧妙，且装置的制造成本低，经济性和实用性高。

技术特征：

1.一种负刚度可变的曲轴惯容器，其特征在于，包括曲轴(2)、飞轮(3)、连杆(4)、平动杆(5)、支撑框架(6)和平动杆固定架；

2.根据权利要求1所述的一种负刚度可变的曲轴惯容器，其特征在于，所述平动杆固定架包括直线轴承(8)和支撑板(7)，所述支撑板(7)一端固定连接支撑框架(6)，另一端固定连接直线轴承(8)。

3.根据权利要求2所述的一种负刚度可变的曲轴惯容器，其特征在于，所述支撑板(7)包括固定板(71)和加强筋(72)，所述直线轴承(8)固定在固定板(71)上，所述固定板(71)和加强筋(72)垂直固定连接，所述支撑板(7)垂直固定在支撑框架(6)上。

4.根据权利要求3所述的一种负刚度可变的曲轴惯容器，其特征在于，所述加强筋(72)为三角形结构。

5.根据权利要求1所述的一种负刚度可变的曲轴惯容器，其特征在于，所述支撑框架(6)为桶状结构，所述支撑框架(6)的一侧固定有第一连接环(1)，相对的一侧设有连接通孔，所述平动杆(5)的一端穿过连接通孔可转动连接连杆(4)，另一端固定有第二连接环(9)。

6.根据权利要求5所述的一种负刚度可变的曲轴惯容器，其特征在于，所述第一连接环(1)焊接固定在支撑框架(6)上，所述第二连接环(9)焊接固定在平动杆(5)上。

7.根据权利要求1所述的一种负刚度可变的曲轴惯容器，其特征在于，所述支撑框架(6)上设有固定孔，所述曲轴(2)包括主轴和从轴，所述主轴可转动固定在固定孔中，所述从轴可转动连接连杆(4)。

8.根据权利要求7所述的一种负刚度可变的曲轴惯容器，其特征在于，所述主轴通过卡簧可转动固定在支撑框架(6)上的固定孔中。

9.根据权利要求7所述的一种负刚度可变的曲轴惯容器，其特征在于，所述飞轮(3)套设在曲轴(2)的主轴上，所述飞轮(3)通过螺栓固定连接曲轴(2)的主轴。

10.根据权利要求1所述的一种负刚度可变的曲轴惯容器，其特征在于，所述飞轮(3)的数量为多个。

技术总结
本发明涉及一种负刚度可变的曲轴惯容器，包括曲轴、飞轮、连杆、平动杆、支撑框架和平动杆固定架；所述曲轴可转动固定在支撑框架上，所述飞轮连接曲轴，所述曲轴连接连杆，所述连杆连接平动杆，所述平动杆固定架固定在支撑框架上，所述平动杆固定架滑动连接平动杆，且支撑平动杆。与现有技术相比，本发明具有高性能、成本低等优点。

技术研发人员：张瑞甫,张力
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13