(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 202210975179.7 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 郑州轻工业大 学 地址 450000 河南省郑州市高新 技术产业 开发区科 学大道136号 (72)发明人 赵峰　罗国富　谢欢　秦浦　 杜文辽　王良文　陈鹿民　原靖康　 张喜槊　赵彪　 (74)专利代理 机构 郑州优盾知识产权代理有限 公司 41125 专利代理师 栗改 (51)Int.Cl. F16F 15/04(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于水平拉簧的恒值准零刚度隔振结 构及调试方法 (57)摘要 本发明提出了一种基于水平拉簧的恒值准 零刚度隔振结构及调试方法， 包括垂直弹簧， 垂 直弹簧设置在竖直弹簧导向杆上， 所述竖直弹簧 导向杆上 活动设有竖直导向机构， 竖直导向机构 上设有载重机构； 所述竖直导向机构的两侧对称 设有负刚度结构， 负刚度结构 包括斜杆和水平拉 伸弹簧， 斜杆的一端与竖直导向机构相铰接， 斜 杆的另一端与水平导向机构相铰接， 水平导向机 构与支架活动连接， 两个水平导向机构通过水平 拉伸弹簧相连接。 本发明可以获得恒值准零刚度 的低频隔振 特性， 解决传统准零刚度隔振器存在 三次非线性刚度在大幅值激励下低频隔振失效 且无法承受变质量载荷隔振的问题， 采用拉伸弹 簧可以降低摩擦阻力获得更低实际应用的起始 隔振频率。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115325096 A 2022.11.11 CN 115325096 A 1.一种基于水平拉簧的恒值准零刚度隔振结构， 包括垂直弹簧(11)， 垂直弹簧(11)设 置在竖直弹簧导 向杆(10)上， 其特征在于， 所述竖直弹簧导 向杆(10)上活动 设有竖直导 向 机构， 垂直 弹簧(11)设置在竖直导向机构的下方， 竖直导向机构上设有 载重机构； 所述竖直 导向机构的两侧对称设有负刚度结构， 负刚度结构包括斜杆(7)和水平拉伸弹簧(15)， 斜杆 (7)的一端与竖直导向机构相铰接， 斜杆(7)的另一端与水平导向机构相铰接， 水平导向机 构与支架(2)活动连接， 两个水平导向机构通过 水平拉伸弹簧(15)相连接 。 2.根据权利要求1所述的基于水平拉簧的恒值准零刚度隔振结构， 其特征在于， 所述竖 直导向机构包括垂直导杆直线轴承(14)， 竖直 弹簧导向杆(10)的上部活动设置在垂 直导杆 直线轴承(14)内， 垂直弹簧(11)的上部与垂直导杆直线轴承(14)的下部固定连接； 所述垂 直导杆直线轴承(14)的上部固定有载重 机构。 3.根据权利要求1或2所述的基于水平拉簧的恒值准零刚度隔振结构， 其特征在于， 所 述载重机构包括载重盘(13)， 载重盘(13)通过空心管(12)与竖直导向机构的垂直导杆直线 轴承(14)的上部固定连接 。 4.根据权利要求3所述的基于水平拉簧的恒值准零刚度隔振结构， 其特征在于， 所述垂 直导杆直线轴承(14)的两侧对称固定有支座连接块(9)， 支座连接块(9)与斜杆铰链支座 (8)固定连接， 斜杆铰链 支座(8)与斜杆(7)相铰接 。 5.根据权利要求1、 2或4所述的基于水平拉簧的恒值准零刚度隔振结构， 其特征在于， 所述水平导向机构包括横向导杆(4)， 横向导杆(4)的一端活动设置在横向导杆直线轴承 (3)上， 横向导杆直线轴承(3)与支架(2)可拆卸连接； 所述横向导杆(4)的另一端与斜杆(7) 相铰接， 两个横向导杆(4)的另一端分别与水平拉伸弹簧(15)的两端固定连接 。 6.根据权利要求5所述的基于水平拉簧的恒值准零刚度隔振结构， 其特征在于， 所述横 向导杆(4)的另一端固定有径向轴承(5)， 径向轴承(5)通过销轴(6)与斜杆(7)相铰接， 水平 拉伸弹簧(15)的端部固定在销轴(6)上。 7.根据权利要求6所述的基于水平拉簧的恒值准零刚度隔振结构， 其特征在于， 所述水 平拉伸弹簧(15)的数量设有两个且分别设置在竖直弹簧 导向杆(10)的两侧。 8.根据权利要求1、 6或7所述的基于水平拉簧的恒值准零刚度隔振结构， 其特征在于， 所述支架(2)固定在固定板(1)上， 固定板(1)上两个支架(2)的中心设有垂直弹簧导向杆支 座(16)， 垂直弹簧导向杆支座(16)上固定设有竖直弹簧导向杆(10)， 垂直弹簧(11)的下部 与垂直弹簧导向杆支 座(16)固定连接； 所述支架(2)上设有长条形的中心通孔和侧孔， 中心 通孔与水平 导向机构的横向导杆直线轴承(3)相匹配， 横向导杆直线轴承(3)通过定位螺栓 与侧孔相连接 。 9.根据权利 要求1、 2、 4、 6、 7中任意一项所述的基于水平拉簧的恒值准零刚度隔振结构 的调试方法， 其特 征在于， 其 步骤如下： (1)绘制恒值 准零刚度隔振结构初始状态下的受力示 意图， 获得应用力： 其中， k1为两根水平拉伸弹簧(15)等效为一根拉伸弹簧的刚度， k2表示垂直弹簧(11)的 刚度， x是从初始位置开始的位移， y是从静态平衡位置开始的位移； a是初始状态下斜杆(7)权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115325096 A 2在水平方向的分量； δ表示初始状态下水平拉伸弹簧(15)的预拉伸量； h是初始状态下斜杆 交叉点到静态 平衡位置的距离； (2)对应用力f及其表达式进行 无量纲化， 无量纲化的应用力 其中， 水平拉伸 弹簧与垂直弹簧的刚度比 中间变量 且x＝y+h； (3)利用无量纲化的应用力 对无量纲的位移 一阶求导， 可求得系统的无量纲刚度 (4)在静态平衡位置， 对无量纲刚度 求二阶导并等于零且令 等于零， 可得零刚度特 性的参数 条件α ＝0.25和 (5)使水平拉伸弹簧(15)刚度与垂直弹簧(11)刚度的比值α 满足0＜α ＜0.25， 并且在初 始状态下， 调节水平拉伸弹簧(15)的预拉伸长度 δ为斜杆(7)的下对斜杆在初始状态下的水 平分量a的2倍即δ ＝2a， 进 而调节为恒值 准零刚度隔振结构。 10.根据权利要求9所述的基于水平拉簧的恒值准零刚度隔振结构的调试方法， 其特征 在于， 所述静态 平衡位置为 斜杆(7)成水平状态时两根 斜杆的铰接点的位置 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115325096 A 3