圆筒式高静低动低频被动隔振器

摘要

一种圆筒式高静低动低频被动隔振器。其包括负刚度圆柱筒、载物台、屈曲梁圆环套、凸轮、导向板、底筒、支承柱、滚子、碟形弹簧和连接板；本发明能根据并联弹性元件正负刚度相抵消原理，使整个装置在平衡位置的刚度近似为零，固有频率尽可能低，由此实现对低频或超低频振动的隔振。不仅承载质量大还能降低整个装置的动刚度，不仅占用体积小而且隔振能力强，非常适用于低频或超低频振动隔离。碟形弹簧变形位移小、承载能力大、占用空间小、不易失稳。与传统线性弹簧相比屈曲梁圆环套具有良好抗冲击性能，搭配凸轮‑滚子机构可以有效避免线性弹簧受压过程中失稳现象，螺纹连接的支承柱与滚子，不仅可以方便更换凸轮，还可以通过螺纹来调节滚子高度。

权利要求

1.一种筒式高静低动低频被动隔振器，其特征在于：所述的筒式高静低动低频被动隔振器包括负刚度圆柱筒(1)、载物台(2)、屈曲梁圆环套(3)、凸轮(4)、导向板(5)、底筒(6)、支承柱(7)、滚子(8)、碟形弹簧(9)和连接板(10)；其中，所述的导向板(5)的中部形成有圆孔，导向板(5)设置在底筒(6)的上端口处；支承柱(7)的下端固定在底筒(6)的底面中部，支承柱(7)上部从导向板(5)上的圆孔向上延伸至底筒(6)的外部；碟形弹簧(9)设置在位于底筒(6)内部的底面上靠近外侧的部位；连接板(10)为带有中心孔的环状结构，连接板(10)水平设置在底筒(6)的内部，连接板(10)底面与碟形弹簧(9)相连；负刚度圆柱筒(1)的下部从导向板(5)上的圆孔边缘向下插入在底筒(6)的内部，负刚度圆柱筒(1)下端口与连接板(10)的表面相连，负刚度圆柱筒(1)上端口处安装载物台(2)；滚子(8)安装在支承柱(7)的上部；屈曲梁圆环套(3)的外侧边缘固定在负刚度圆柱筒(1)的内圆周面中部，屈曲梁圆环套(3)内侧边缘处间隔距离安装有多个凸轮(4)，且筒式高静低动低频被动隔振器静止时多个凸轮(4)能够与滚子(8)的外表面相接触。

2.根据权利要求1所述的筒式高静低动低频被动隔振器，其特征在于：所述的连接板(10)的上下表面上位于中心孔边缘的部位分别设有能够插入在负刚度圆柱筒(1)下端内部和碟形弹簧(9)中部的定位锥。

3.根据权利要求1所述的筒式高静低动低频被动隔振器，其特征在于：所述的支承柱(7)的上部设有外螺纹，滚子(8)的中心孔内设有内螺纹。

4.根据权利要求1所述的筒式高静低动低频被动隔振器，其特征在于：所述的屈曲梁圆环套(3)由四个首尾相接且对称设置的余弦梁组成。

5.根据权利要求1所述的筒式高静低动低频被动隔振器，其特征在于：所述的碟形弹簧(9)为一个等厚度碟形弹簧。

说明书

圆筒式高静低动低频被动隔振器

技术领域

[0001] 本发明属于隔振装置技术领域，特别是涉及一种圆筒式高静低动低频被动隔振器。

背景技术

[0002] 传统线性被动隔振器在中频和高频振动领域有着优异的隔振效果，但是随着高精密仪器对低频及超低频振动隔离的迫切需要，传统的线性隔振器受制于自身固有属性的限
制已经无法承担起对低频振动的隔离。根据线性振动理论：当外界激励(力或者位移)频率
大于隔振系统固有频率的根号二倍时，线性系统才会起到隔振作用，因此线性系统需降低
自身的固有频率才能隔离低频或超低频振动，然而线性系统不可能实现这一目标。此外，多
数高精密部件都具备小体积且振动幅值小的特点，因此需要隔振系统的所占空间越小越
好，结构越简单越适用。以往的低频被动隔振器大多因为体积较大或者精度差、误差大，对
低频或超低频小激励位移的振动隔离效果并不明显。

发明内容

[0003] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种圆筒式高静低动低频被动隔振器。

[0004] 为了达到上述目的，本发明提供的圆筒式高静低动低频被动隔振器包括负刚度圆柱筒、载物台、屈曲梁圆环套、凸轮、导向板、底筒、支承柱、滚子、碟形弹簧和连接板；其中，
所述的导向板的中部形成有圆孔，导向板设置在底筒的上端口处；支承柱的下端固定在底
筒的底面中部，支承柱上部从导向板上的圆孔向上延伸至底筒的外部；碟形弹簧设置在位
于底筒内部的底面上靠近外侧的部位；连接板为带有中心孔的环状结构，连接板水平设置
在底筒的内部，连接板底面与碟形弹簧相连；负刚度圆柱筒的下部从导向板上的圆孔边缘
向下插入在底筒的内部，负刚度圆柱筒下端口与连接板的表面相连，负刚度圆柱筒上端口
处安装载物台；滚子安装在支承柱的上部；屈曲梁圆环套的外侧边缘固定在负刚度圆柱筒
的内圆周面中部，屈曲梁圆环套内侧边缘处间隔距离安装有多个凸轮，且筒式高静低动低
频被动隔振器静止时多个凸轮能够与滚子的外表面相接触。

[0005] 所述的连接板的上下表面上位于中心孔边缘的部位分别设有能够插入在负刚度圆柱筒下端内部和碟形弹簧中部的定位锥。

[0006] 所述的支承柱的上部设有外螺纹，滚子的中心孔内设有内螺纹。

[0007] 所述的屈曲梁圆环套由四个首尾相接且对称设置的余弦梁组成。

[0008] 所述的碟形弹簧为一个等厚度碟形弹簧。

[0009] 本发明提供的圆筒式高静低动低频被动隔振器能够根据并联弹性元件正负刚度相抵消的原理，使整个装置在平衡位置的刚度近似为零，固有频率尽可能低，由此实现对低
频或超低频振动的隔振。不仅承载质量大还能降低整个装置的动刚度，不仅占用体积小而
且隔振能力强，非常适用于低频或超低频振动的隔离。碟形弹簧变形位移小、承载能力大、
占用空间小、不易失稳。与传统线性弹簧相比屈曲梁圆环套具有良好的抗冲击性能，搭配凸
轮‑滚子机构可以有效避免线性弹簧受压过程中的失稳现象，螺纹连接的支承柱与滚子，不
仅可以方便更换凸轮，还可以通过螺纹来调节滚子高度。

附图说明

[0010] 图1为本发明提供的圆筒式高静低动低频被动隔振器正向剖视图。

[0011] 图2为本发明提供的圆筒式高静低动低频被动隔振器正视图。

[0012] 图3为本发明提供的圆筒式高静低动低频被动隔振器俯视图。

[0013] 图4为本发明提供的圆筒式高静低动低频被动隔振器中负刚度圆柱筒的结构示意图。

具体实施方式

[0014] 为加深对本发明的理解，将结合实施例对本发明作更详尽的阐述，本实施例仅对本发明进行解释不对其保护范围限定。

[0015] 如图1—图4所示，本发明提供的筒式高静低动低频被动隔振器包括负刚度圆柱筒1、载物台2、屈曲梁圆环套3、凸轮4、导向板5、底筒6、支承柱7、滚子8、碟形弹簧9和连接板
10；其中，所述的导向板5的中部形成有圆孔，导向板5设置在底筒6的上端口处；支承柱7的
下端固定在底筒6的底面中部，支承柱7上部从导向板5上的圆孔向上延伸至底筒6的外部；
碟形弹簧9设置在位于底筒6内部的底面上靠近外侧的部位；连接板10为带有中心孔的环状
结构，连接板10水平设置在底筒6的内部，连接板10底面与碟形弹簧9相连；负刚度圆柱筒1
的下部从导向板5上的圆孔边缘向下插入在底筒6的内部，负刚度圆柱筒1下端口与连接板
10的表面相连，负刚度圆柱筒1上端口处安装载物台2；滚子8安装在支承柱7的上部；屈曲梁
圆环套3的外侧边缘固定在负刚度圆柱筒1的内圆周面中部，屈曲梁圆环套3内侧边缘处间
隔距离安装有多个凸轮，且筒式高静低动低频被动隔振器静止时多个凸轮4能够与滚子8的
外表面相接触。

[0016] 所述的连接板10的上下表面上位于中心孔边缘的部位分别设有能够插入在负刚度圆柱筒1下端内部和碟形弹簧9中部的定位锥，通过定位锥可以保持碟形弹簧9与负刚度
圆柱筒1的相对位置不变。

[0017] 所述的支承柱7的上部设有外螺纹，滚子8的中心孔内设有内螺纹，可以利用上述内外螺纹的配合来调节滚子8在支承柱7上的位置。

[0018] 所述的屈曲梁圆环套3由四个首尾相接且对称设置的余弦梁组成。

[0019] 所述的碟形弹簧9为一个等厚度碟形弹簧。

[0020] 现将本发明提供的圆筒式高静低动低频被动隔振器的工作原理阐释如下：首先将具有一定质量的被隔振物体固定安置在载物台2的表面。其静止时本装置的负刚度部分表
现为凸轮4与滚子8的圆心处于同一水平面上，屈曲梁圆环套3处于水平压缩状态。正刚度部
分表现为碟形弹簧9受到一定的垂向压缩，达到与负刚度部分的刚度抵消为零状态。当本装
置受到竖直方向力或位移激励作用时，承载着被隔振物体的负刚度圆柱筒1、载物台2、屈曲
梁圆环套3、凸轮4以及连接板10将一起上下运动。屈曲梁圆环套3的上下往复受压将产生弹
性力，同时碟形弹簧9也受到连接板10传递的负刚度部分的垂向力而上下运动，由此实现对
低频或超低频振动的隔振。