扭转准零刚度隔振器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种扭转准零刚度隔振器，主要由具有负刚度的凸轮-滚轮-径向弹簧机构和硫化在第一、二连轴件上的具有正刚度的橡胶弹簧组成。另外还设有支撑径向弹簧的径向弹簧支撑部件，确保径向弹簧仅径向变形。当第一、二连轴件发生相对转动时，凸轮-滚轮-径向弹簧机构产生负的扭转刚度，橡胶弹簧具有扭转正刚度，正负刚度元件的并联组合使隔振器具有高静刚度低动刚度特征：可承受较大的静载，即传递较大静态扭矩；静平衡位置处刚度为零，且在其附近呈现微小刚度特性。因此，本发明可实现轴系超低频扭转振动的隔离。
【专利说明】扭转准零刚度隔振器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种隔振器，具体为一种橡胶金属扭转准零刚度隔振器，适用于隔离 轴系扭转振动，且具有低频或超低频隔振性能。
【背景技术】
[0002] 扭转振动广泛存在于汽车、舰船等工业科技领域中。舰船螺旋桨在周期脉动力作 用下引起传动轴扭转振动，汽车发动机曲柄轴在周期力作用下产生扭转振动。一方面，扭转 振动传递至车体或船体结构会影响汽车、舰船的乘驾舒适性，另外，扭转将造成曲轴的早期 磨损，扭转共振时振幅超过强度（刚度）极限而引起断轴等严重事故。目前，一般采用阻尼 耗能的原理，通过在轴上附加阻尼系统（如橡胶-粘液式减振器），抑制共振振幅。然而，附 加系统将改变整个系统的固有频率，对某一频率减振有效，但可能恶化其他频率的减振效 果，而且此类技术并没有从根本上抑制扭转振动向基础的传递。
[0003] 经检索，中国发明专利"扭转振动衰减装置（申请号：201180075606. 6) "、"扭转振 动减振器（申请号：201310057232. 6) "、"扭转振动减振器（申请号：201310418440. 4) "、"扭 转振动减振器（申请号：201280022395. 4) "、"扭转振动减振器（申请号：201280019916. 0) " 等针对汽车传动系统轴系的扭转振动，结合离合器提出了若干扭转振动减振器或消振器， 此类技术虽然在汽车传动系统中比较成熟，但针对其他类轴系振动不具备通用型；另外，发 动机启动加速阶段，不可避免地经过轴系共振区，必然引起较大振动，且针对超低频振动， 上述减振器无法胜任。
[0004] 经检索，中国发明专利"滑动梁和弹簧组合非线性超低频隔振器（申请号： 201210145254. 3) "、"碟形橡胶准零刚度隔振器（申请号：201310330360. 3) "、"屈 曲板型准零刚度隔振器（申请号：201310330357. 1)"、"滚球型准零刚度隔振器（申 请号：201310330359. 0) "、"承重可调准零刚度电磁隔振器及其控制方法（申请号： 201210081938. 1) "，实用新型专利"具有准零刚度的非线性磁力隔振器（申请号： 201120223834. 0) "、"一种准零刚度隔振器（申请号：201420008107. 6) "、"具有准零刚度的 单自由度垂直隔振系统（申请号：201320230643. 6)"提出了若干种针对垂向平动振动的准 零刚度隔振器，但未检索到针对扭转振动的准零刚度隔振器。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是，针对现有技术不足，基于正负刚度并联原理，提出一种扭转准零刚 度隔振器，以实现对轴系扭转振动的隔离，特别是能有效隔离低频（甚至超低频）扭转振 动。
[0006] 为实现上述目的，本发明设计的一种扭转准零刚度隔振器，包括轴心线在同一直 线上的第一连轴件和第二连轴件，该第一连轴件和第二连轴件通过橡胶弹簧硫化在一起， 该第一连轴件的外壁固定设置多个凸轮；一圆柱筒的一端与第二连轴件一端固定连接，该 圆柱筒的内壁固定设置多个径向弹簧支撑部件；每一径向弹簧支撑部件内设置滑块，滑块 与径向弹簧支撑部件之间设置径向弹簧，该径向弹簧具有一初始压缩量，且滑块在径向弹 簧支撑部件内自由滑动；每一滑块的外端嵌设有滚轮，各滚轮与第一连轴件上设置的凸轮 一一对应设置，且相对设置的滚轮形心与凸轮圆心的连线通过第一连轴件和第二连轴件的 轴心线；当第一、二连轴件发生相对转动时,滚轮在凸轮上发生滚动且始终保持接触,径向 弹簧在径向弹簧支撑部件内仅发生径向变形，且橡胶弹簧发生变形，在静态扭矩作用下，橡 胶弹簧的扭转刚度k e、径向弹簧的刚度kh与径向弹簧的初始压缩量δ满足：
[0007]
[0008] 其中，
【权利要求】
1. 一种扭转准零刚度隔振器，包括轴心线在同一直线上的第一连轴件（1)和第二连轴 件（9)，其特征在于，该第一连轴件和第二连轴件通过橡胶弹簧（8)硫化在一起，该第一连 轴件的外壁固定设置多个凸轮（2); -圆柱筒（7)的一端与第二连轴件固定连接，该圆柱 筒的内壁固定设置多个径向弹簧支撑部件（6);每一径向弹簧支撑部件内设置滑块（5)，滑 块与径向弹簧支撑部件之间设置径向弹簧（4)，该径向弹簧具有一初始压缩量，且滑块在径 向弹簧支撑部件内自由滑动；每一滑块的外端嵌设有滚轮（3)，各滚轮与第一连轴件上设 置的凸轮一一对应设置，且相对设置的滚轮形心与凸轮圆心的连线通过第一连轴件和第二 连轴件的轴心线；当第一、二连轴件发生相对转动时，滚轮在凸轮上发生滚动且始终保持接 触，径向弹簧在径向弹簧支撑部件内仅发生径向变形，且橡胶弹簧发生变形，在静态扭矩作 用下，橡胶弹簧的扭转刚度1^、径向弹簧的刚度kh与径向弹簧的初始压缩量δ满足：
其中， ^ :滚轮的半径； r2:凸轮的半径； r3 :第一连轴件的横截面半径； ^第一连轴件的无量纲半径，写=WOl+r2); f;径向弹簧的无量纲初始压缩量，孑=今(/1十，
2. 根据权利要求1所述的扭转准零刚度隔振器，其特征在于，该第二连轴件的与第一 连轴件连接端呈杯状结构，该杯状结构内设置橡胶弹簧。
3. 根据权利要求1所述的扭转准零刚度隔振器，其特征在于，该径向弹簧为机械螺旋 弹黃。
4. 根据权利要求1所述的扭转准零刚度隔振器，其特征在于，该凸轮、滚轮、滑块及径 向弹簧的数量分别为4个或多个。
5. 根据权利要求1所述的扭转准零刚度隔振器，其特征在于，该隔振器静态承载量由 橡胶弹簧的刚度和初始扭转变形量确定。
【文档编号】F16F15/127GK104455199SQ201410558315
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】徐道临, 周加喜 申请人:湖南大学