一种采用螺旋弹簧与磁性弹簧并联的准零刚度隔振器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及隔振技术领域，具体涉及一种采用螺旋弹簧与磁性弹簧并联的准零刚 度隔振器。
【背景技术】
[0002] 机械结构振动现象普遍存在于实际的生产实践当中。当系统受到外界振源的激励 时，将会产生振动。人们利用振动可为生产实践服务，如工业上常采用的振动筛选，振动沉 粧，振动输送以及按振动理论设计的传感器等；然而，在国防科技、工业机械以及仪表、仪器 等技术领域，机械振动往往会导致结构的破坏失效，测量精度降低，使用寿命缩短等问题。 例如，仪表、仪器的振动会导致其测量精度降低；航天器发射时，冲击载荷可能会造成结构 的破坏失效等。
[0003] 在处理有害振动问题时，隔振技术常常是优先考虑的方法。与常见的主动隔振、半 主动隔振相比，被动式隔振由于其具有使用简单，不需要外界提供能源，稳定性好等优点而 被广泛采用。对于机械振动问题中的中高频振动部分，可采用已发展成熟的线性隔振理论 以及相应方法来实现有效的控制，当激励频率大于隔振系统无阻尼固有频率的VT倍时，传 统的线性隔振器才具有隔振效果，但对于低频带范围的振动往往难以有效的隔离。由于一 般线性隔振器的隔振频带受到限制，为了能够对低频区域的振动进行有效的控制，非线性 低频隔振理论和方法已经有了一些相关的研宄。常采用的一种方法是通过减小隔振系统的 刚度来拓宽隔振频带，但减小隔振系统的刚度将会导致静变形增大，降低系统的稳定性。为 解决该问题，准零刚度隔振器、高静态-低动态刚度隔振系统得到了许多学者的关注。由于 永磁体的性能与制备已取得了一定的进展，采用永磁结构设计出具有准零刚度特性的隔振 系统显得相对容易；然而，在一定的设计指标下，设计出固有频率低，结构简单并且空间尺 寸小的非线性隔振系统，就显得较为困难。
【发明内容】
[0004] 为克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提出一种采用螺旋弹簧与磁性弹簧 并联的准零刚度隔振器，本发明装置在其工作位置附近具有高静态刚度-低动态刚度特 性，可用于低频隔振，缓冲等工况，并具有结构简单，安装方便，承载力大，成本低的特点，能 够有效地降低隔振系统的固有频率，进而拓宽了隔振频带；同时，提高并改善到了结构的阻 尼特性，为低频振动控制提供一种可靠的方法。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0006] 一种采用螺旋弹簧与磁性弹簧并联的准零刚度隔振器，包括螺旋弹簧7,设置在螺 旋弹簧7中心腔体内的第一环形永磁体15,设置在螺旋弹簧7中心腔体上端的中间永磁体 固定盖6 ;两端带有螺纹段的质量支撑杆1的一端螺纹段穿过永磁体固定盖6的螺纹孔、中 间环形永磁体15的中心孔以及螺旋弹簧7中心腔体底部的中心螺纹孔，所述中间永磁体固 定盖6的螺纹孔和螺旋弹簧7中心腔体底部的中心螺纹孔与质量支撑杆1的螺纹段相适 配，所述第一环形永磁体15的中心孔与质量支撑杆1的螺纹段间隙配合；所述质量支撑杆 1的中间无螺纹段轴向设置有约束质量支撑杆1使其沿轴向运动的不导磁直线轴承2,不导 磁直线轴承2的外部设置有内壁和外壁带有螺纹的上端永磁体夹持机构4,上端永磁体夹 持机构4和不导磁直线轴承2间形成的腔体中放置上端环形永磁体16,上端永磁体夹持机 构4的顶部开口处设置有与上端永磁体夹持机构4内壁螺纹相适配的带有外螺纹的上端永 磁体固定盖3,用于固定上端环形永磁体16 ;所述上端永磁体固定盖3与不导磁直线轴承2 通过第一螺栓14固连，螺旋弹簧7的外端上下设置有通过第二螺栓13固定的上端螺旋弹 費夹持机构5和下端螺旋弹費夹持机构8 ;上端螺旋弹費夹持机构5通过其上端凸台的内 螺纹与上端永磁体夹持机构4的外壁螺纹配合连接；下端螺旋弹簧夹持机构8的下端凸台 内螺纹处固定有带有外螺纹的下端永磁体夹持机构9,下端永磁体夹持机构9内放置下端 环形永磁体17,下端永磁体夹持机构9下端通过内螺纹固定有用于连接外部振源的固定键 10 ;所述上端螺旋弹簧夹持机构5的上端凸台通过第三螺栓12将上端永磁体夹持机构4固 定，下端螺旋弹簧夹持机构8的下端凸台通过第四螺栓11将下端永磁体夹持机构9固定。
[0007] 通过旋钮上端永磁体夹持机构4和下端永磁体夹持机构9来调节上端环形永磁体 16和下端环形永磁体17沿轴向的相对位置。
[0008] 将上端永磁体固定盖3和固定键10在上端永磁体夹持机构4和下端永磁体夹持 机构9分别旋进不同深度来调节安装的上端环形永磁体16和下端环形永磁体17的厚度。
[0009] 所述不导磁直线轴承2采用金属铜，所述隔振器除不导磁直线轴承2外的其余部 件采用非导磁的金属材料。
[0010] 所述上端环形永磁体16和下端环形永磁体17与中间环形永磁体15的初始安装 距离设置为l〇mm。
[0011] 本发明和现有的技术相比，具有如下优点：
[0012] 1、当沿着质量支撑杆1的轴向加载时，与质量支撑杆1固连的螺旋弹簧7将沿轴 向发生弹性变形。本发明根据弹性元件的特性，采用螺旋弹簧7作为隔振系统的正刚度弹 性支撑元件，螺旋弹簧具有低的应力集中，沿轴向可产生较大的位移，占用空间小的特点。
[0013] 2、采用三块环形永磁体构成本发明所需要的磁性弹簧并为该隔振系统提供负刚 度，从而降低隔振装置在其工作位置附近的刚度，进而拓宽隔振频带，实现低频隔振。
[0014] 3、由于永磁结构的引入，使本发明装置具有快速响应、非接触、占用空间小等特 点；可以通过旋扭上端永磁体夹持机构4和下端永磁体夹持机构9来调节永磁体之间的相 对位置来为系统在工作位置附近获得理想的负刚度特性。
[0015] 4、本发明采用带有外螺纹的上端永磁体固定盖3与固定键10将上端环形永磁体 16和下端环形永磁体17与上端永磁体夹持机构4和下端永磁体夹持机构9固连。可将上 端永磁体固定盖3与固定键10在上端永磁体夹持机构4和下端永磁体夹持机构9中旋进 不同深度，即可调节并装配不同厚度的上端环形永磁体16和下端环形永磁体17。
[0016] 5、本发明所有零部件均采用不导磁材料，避免对永磁体产生的磁场的造成干扰。
[0017] 6、本发明装置中所有部件均可采用不导磁的金属材料；当系统工作时，将会在金 属部件中产生涡电流，可改善本发明装置的阻尼特性。
[0018] 7、本发明结构装置，使用方便，成本低廉，承载能力强，对于低频振动具有良好的 隔离效果。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明隔振器装配体半剖视图。
[0020] 图2为螺旋弹簧零件图。
[0021] 图3为永磁体夹持机构零件图，其中：图3a为上端永磁体夹持机构零件图，图3b 为下端永磁体夹持机构零件图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理进一步做详细说明。
[0023] 如图1、图2和图3所示，本发明一种采用螺旋弹簧与磁性弹簧并联的准零刚度隔 振器，包括螺旋弹簧7,设置在螺旋弹簧7中心腔体内的第一环形永磁体15,设置在螺旋弹 簧7中心腔体上端的永磁体固定盖6 ;两端带有螺纹段的质量支撑杆1的一端螺纹段穿过 永磁体固定盖6的螺纹孔、中间环形永磁体15的中心孔以及螺旋弹簧7中心腔体底部的中 心螺纹孔，所述中间永磁体固定盖6的螺纹孔和螺旋弹簧7中心腔体底部的中心螺纹孔与 质量支撑杆1的螺纹段相适配，所述第一环形永磁体15的中心孔与质量支撑杆1的螺纹段 间隙配合；所述质量支撑杆1的中间无螺纹段轴向设置有约束质量支撑杆1使其沿轴向运 动的不导磁直线轴承2,不导磁直线轴承2的外部设置有内壁和外壁带有螺纹的上端永磁 体夹持机构4,上端永磁体夹持机构4