(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211041769.9 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 申请人 南京晨光 集团有限责任公司 (72)发明人 戴宁　贾梦　袁勇　张磊　朱海峰　 杨伟锋　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 彭英 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) F16F 1/02(2006.01) F16F 7/00(2006.01) (54)发明名称 一种变刚度隔振器及其设计方法 (57)摘要 本发明属于隔振技术领域， 具体涉及一种变 刚度隔振器及其设计方法， 所述变刚度隔振器包 括两过渡结构和至少一个隔振体， 两过渡结构平 行设置， 一个过渡结构作为振动系统的激励侧， 一个过渡结构作为振动系统的响应侧； 隔振体设 置于两过渡 结构之间； 两过渡结构和隔振体通过 增材制造方法一体化制备。 本发 明所述变刚度隔 振器可以在承 载设备自身重量的同时， 很好地隔 离主承载方向的振动， 并且对三个方向的振动都 有一定的隔离效果； 本发明通过建立参数化的弯 折梁数学模型， 使隔振结构具有可编程属性， 设 计制作的隔振器结构简单， 容易制备， 适用范围 广。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 115374565 A 2022.11.22 CN 115374565 A 1.一种变刚度隔振器， 其特 征在于： 包括两过渡结构和至少一个隔振体， 其中： 两过渡结构平行设置， 一个过渡结构作为振动系统的激励侧， 一个过渡结构作为振动 系统的响应侧； 隔振体设置 于两过渡结构之间； 两过渡结构和隔振体通过增材制造方法一体化制备。 2.根据权利要求1所述的一种变刚度隔振器， 其特征在于： 隔振体包括中心轴 线平行于 主承力方向的纵梁和中心轴线正交于主承力方向的横梁， 且横梁与纵梁交错分布。 3.根据权利要求2所述的一种变刚度隔振器， 其特征在于： 横梁和纵梁呈棱柱或圆柱 体。 4.根据权利要求3所述的一种变刚度隔振器， 其特征在于： 变刚度隔振器制作完成后安 装到振源与需要隔振的元件之 间， 或者通过增材制造方法一体化制造连接变刚度隔振器与 需要隔振的元件。 5.根据权利要求4所述的一种变刚度隔振器， 其特征在于： 增材制造方法采用选择性激 光熔融或选择性激光烧结或电子束熔化成型或激光金属直接沉积。 6.一种变刚度隔振器的设计方法， 其特征在于， 当前工况为， 振动系统在f1～f2频率范 围内受随机振动激励， 振动加速度均方根值为Grms， 振动系统中预留的变刚度隔振器安装空 间最大尺寸的长、 宽、 高分别为A0、 B0、 Z0， 所述设计方法包括以下步骤： 步骤S1、 确定设计的变刚度隔振器的目标总刚度kg， 计算公式如下： kg＝2mπ2f12                                                       公式1 步骤S2、 预设过渡结构的厚度hgd： 预设过渡结构的厚度hgd＝0.05H， H为预留的隔振体安装高度， H＝Z0‑2hgd； 步骤S3、 定义 参数： 定义变刚度隔振器安装空间内安装有n个隔振体， 单个隔振体的安装空间长、 宽、 高分 别为A、 B、 H； B＝B0； 隔振体的横梁长为 L， 正交于横梁中心轴线的截面的长、 宽分别为h、 b； 隔振体的纵梁长为s， 正交于纵梁中心轴线的截面的长、 宽分别为h、 b； 步骤S4、 n取1， 计算 n＝1时所设计的隔振器的刚度k设， 具体步骤如下： 步骤S4‑1、 取n＝1， b＝1m m， s＝2b； 步骤S4‑2、 根据步骤S4 ‑1中的取值， 可 得h＝B0， L＝A0‑b， s＝2b＝2m m； 步骤S4‑3、 计算横梁个数i和纵梁个数j， 计算公式如下： j＝i                                                           公式3； 步骤S4‑4、 建立坐标系， 以主承力方向为z轴、 增材成形方向为x轴、 y轴按右手螺旋定则 确定， 计算隔振体的横梁在x轴方向上的刚度khx、 隔振体的横梁在y轴方向上的刚度khy、 隔 振体的横梁在z轴方向上的刚度khz、 隔振体的纵梁在x轴方向上的刚度kzx、 隔振体的纵梁在 y轴方向上的刚度kzy、 隔振体的纵梁在z轴方向上的刚度kzz， 计算公式如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115374565 A 2式中， E为弹性模量， Ihz为横梁截面中心轴在z轴方向上的惯性矩； 式中， Ihx为横梁截面中心轴在x轴方向上的惯性矩； 式中， Izy为纵梁截面中心轴在y轴方向上的惯性矩； 式中， Izx为纵梁截面在x轴方向上的惯性矩； 步骤S4‑5、 根据步骤S4‑3中得到的计算横梁个数i和纵梁个数j， 结合广 义胡克定律， 计 算所设计的隔振器的刚度k设， 计算公式如下： 步骤S5、 获取设计的目标变刚度隔振器所需尺寸 参数： 将步骤S4 ‑5中得到的n＝1时所设计的变 刚度隔振器的刚度k设， 与设计的变刚度隔振器 的目标总刚度kg进行比较： 若k设满足0.9kg＜k设＜1.1kg， 则k设对应的隔振体个数n设、 隔振体的安装空间长A、 宽B、 高 H， 隔振体的横梁长L， 正交于横梁中心轴线的截面的长h、 宽b， 单个隔振体的纵梁长s， 正交 于纵梁中心轴线的截面的长h、 宽b， 为最 终设计的目标变刚度隔振器所需尺 寸参数； 若k设不 满足0.9kg＜k设＜1.1kg， 则参照步骤S4对n或b或B进行重新取值得到， 新的所设计的变刚度 隔振器的刚度k ’设， 将k’设与设计的变刚度隔振器的目标总刚度kg进行比较； 若k’设满足0.9kg＜k’设＜1.1kg， 则k’设对应的隔振体个数n ’设、 隔振体的安装空间长A、 宽 B、 高H， 隔振体的横梁长L， 正交于横梁中心轴线的截面的长h、 宽b， 隔振体的纵梁长s， 正交 于纵梁中心轴线的截面的长 h、 宽b， 为 最终设计的目标变刚度隔振器所需尺寸 参数； 若k’设不满足0.9 kg＜k’设＜1.1kg， 不断参照步骤S4进 行n或b或B的重新取值， 直至k ’设满 足0.9kg＜k’设＜1.1kg得到最终设计的目标变刚度隔振器所需尺寸 参数。 7.根据权利要求6所述的一种变 刚度隔振器的设计方法， 其特征在于： 步骤S5 中k设不满 足0.9kg＜k设＜1.1kg时， 具有以下三种工况： 工况一， k设＜0.25kg， 则对n进行逐级增1 的方式进行重新取值并参照步骤S4， 获得新的 所设计的变刚度隔振器的刚度k ’设， 将k’设与kg进行比较； 工况二， 0.25kg≤k设≤1.1kg， 则n取值不变， b进行逐级增1的方式进行重新取值并参照 步骤S4， 获得新的所设计的变刚度隔振器的刚度k ’设， 将k’设与kg进行比较； 工况三， k设＞1.1kg， 则B逐级减1的方式进行重新取值并参照步骤S4， 获得新的所设计的 变刚度隔振器的刚度k ’设， 将k’设与kg进行比较。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115374565 A 3