慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置，由彈簧A(1)和阻尼器A(2)并聯(lián)組成傳統(tǒng)隔振體(3)，由慣性質(zhì)量蓄能器(6)和彈簧B(5)串聯(lián)組成新型隔振體(4)，慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置由傳統(tǒng)隔振體(3)與新型隔振體(4)并聯(lián)組成。本發(fā)明在減振裝置工作空間不變的情況下，可以極大地改善懸上質(zhì)量的振動特性，使減振裝置的整體性能得到大幅提升。此外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，在傳統(tǒng)被動減振裝置的基礎(chǔ)上稍加改進即可，能夠充分利用傳統(tǒng)被動減振裝置的成熟理論和工藝技術(shù)，而且不需要復(fù)雜的控制器、控制策略和電子元器件，不需要能量輸入，成本低，可靠性高。
【專利說明】慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及減振和隔振【技術(shù)領(lǐng)域】，具體指由慣性質(zhì)量蓄能器、彈簧和阻尼器構(gòu)成的減振裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]減振裝置的主要功能是改善懸上質(zhì)量的振動特性，在執(zhí)行該功能的同時，還必須將減振裝置工作空間控制在允許的范圍內(nèi)。傳統(tǒng)被動減振裝置由彈簧和阻尼器并聯(lián)，這種結(jié)構(gòu)形式自確定至今已有百年歷史，一直沒有突破性進展。在傳統(tǒng)被動減振裝置中，一方面，采用較軟的彈簧可獲得較好的振動特性，另一方面，振動特性卻總是以犧牲減振裝置工作空間為代價的。為緩解這一矛盾，出現(xiàn)了主動和半主動減振裝置。主動減振裝置由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、響應(yīng)慢、能耗高、成本高，其研究僅僅停留在理論階段。半主動減振裝置能耗低，但時滯問題的存在限制了其性能的發(fā)揮，且商品化尚需較長時間。被動減振裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、功能可靠，在現(xiàn)階段仍然具有較高的研究意義和工程價值。
[0003]機械系統(tǒng)的減振裝置和電學(xué)系統(tǒng)的濾波電路具有相似性，功能都是衰減輸入信號中的有害頻率。慣性質(zhì)量蓄能器就是基于機電系統(tǒng)的相似性而引入的一種與電容器完全相似對應(yīng)的機械元件。它的出現(xiàn)使得機械減振系統(tǒng)的力學(xué)元件和濾波電路的電學(xué)元件能夠完美對應(yīng)，從而使被動隔振裝置的結(jié)構(gòu)形式像濾波電路一樣具有多樣性。
[0004]中國專利200810123830.8公開了一種慣性質(zhì)量蓄能式懸架結(jié)構(gòu)。由慣性質(zhì)量蓄能器和阻尼器并聯(lián)，彈簧和另一個阻尼器并聯(lián)，然后將兩并聯(lián)機構(gòu)串聯(lián)。理論上，這種懸架能有效緩解乘坐舒適性與行駛安全性之間的矛盾，然而在實際應(yīng)用過程中，慣性質(zhì)量蓄能器和阻尼器的并聯(lián)體，在車體重力作用下很容易因“擊穿”而失效，失效后的減振性能與傳統(tǒng)隔振裝置并無差別，而且失效瞬間會產(chǎn)生較大的沖擊。為了解決慣性質(zhì)量蓄能器和阻尼器的并聯(lián)體因“擊穿”而失效的問題，中國專利201010281331.9對上述結(jié)構(gòu)進行了改進，在慣性質(zhì)量蓄能器和阻尼器的并聯(lián)體兩端并聯(lián)了一個彈簧，有效解決了“擊穿”失效問題，但是，并聯(lián)彈簧使減振效能有所下降，而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，安裝布置困難，只要其中一級并聯(lián)體失效，整個裝置將無法正常工作。
[0005]隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，振源強度不斷提高，然而對振動的限制卻越來越嚴格，而且低碳、環(huán)保、節(jié)能成為了當今科技發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)被動減振裝置已歷經(jīng)了百年的發(fā)展，理論成熟，性能可靠，成本低廉，慣性質(zhì)量蓄能器的出現(xiàn)，使被動減振具有了更大的發(fā)展?jié)摿ΑＲ虼?，工程上迫切需要一種性能優(yōu)越，而且可以充分利用傳統(tǒng)隔振裝置成熟技術(shù)的新型被動減振裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:在彈簧和阻尼器并聯(lián)的傳統(tǒng)減振裝置基礎(chǔ)上，增加慣性質(zhì)量蓄能器，在減振裝置工作空間不變的前提下，最大限度的改善懸上質(zhì)量的振動特性，而且能夠充分利用傳統(tǒng)被動減振裝置已有的成熟理論和生產(chǎn)工藝。[0007]本發(fā)明解決該技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:彈簧A和阻尼器A并聯(lián)組成傳統(tǒng)隔振體，慣性質(zhì)量蓄能器和彈簧B串聯(lián)組成新型隔振體，將傳統(tǒng)隔振體和新型隔振體并聯(lián)組成慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置。
[0008]本發(fā)明具體技術(shù)方案包括傳統(tǒng)隔振體和新型隔振體。
[0009]傳統(tǒng)隔振體包括彈簧A和阻尼器A，彈簧A和阻尼器A兩者并聯(lián)。新型隔振體包括慣性質(zhì)量蓄能器和彈簧B，慣性質(zhì)量蓄能器和彈簧B串聯(lián)。傳統(tǒng)隔振體與新型隔振體并聯(lián)組成慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置。
[0010]與傳統(tǒng)被動減振裝置相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0011]1、慣性蓄能式減振裝置能夠抑制系統(tǒng)的共振，尤其是在低頻部分。
[0012]2、慣性蓄能式減振裝置能緩解懸上質(zhì)量振動特性和工作空間之間的矛盾，懸上質(zhì)量振動特性有明顯改善，但是減振裝置工作行程沒有增加。
[0013]上述兩個優(yōu)勢決定了該減振裝置在性能上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)減振裝置，此外，該裝置結(jié)構(gòu)簡緊湊，不需要復(fù)雜的控制器、控制策略和電子元器件，不需要能量輸入，成本低，可靠性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為傳統(tǒng)被動減振裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0015]圖2為慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖3為二自由度隔振系統(tǒng)模型圖
[0017]圖4為采用圖2所示的慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置作為圖3所示的第二級隔振裝置，與采用圖1所示的傳統(tǒng)減振裝置作為圖3所示的第二級隔振裝置時，懸上質(zhì)量加速度和減振裝置工作行程的幅頻特性對比示意圖
[0018]圖中，1-彈簧A 2-阻尼器A 3-傳統(tǒng)隔振體4_新型隔振體5_彈簧B 6_慣性質(zhì)量蓄能器 7-懸上質(zhì)量 8-第二級減振裝置 9-懸下質(zhì)量 10-第一級減振裝置11-外界激勵
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和二自由度隔振實例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0020]本發(fā)明包括傳統(tǒng)隔振體(3)和新型隔振體⑷。
[0021]傳統(tǒng)隔振體(3)即為傳統(tǒng)減振裝置，包括彈簧A(I)和阻尼器A(2)，彈簧A(I)和阻尼器A(2)并聯(lián)，如圖1所示。
[0022]新型隔振體(4)包括慣性質(zhì)量蓄能器(6)和彈簧B (5)，慣性質(zhì)量蓄能器(6)和彈簧B(5)串聯(lián)。
[0023]慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置由上述傳統(tǒng)隔振體(3)和新型隔振體(4)并聯(lián)組成，如圖2所示。
[0024]本發(fā)明中的慣性質(zhì)量蓄能器(6)實現(xiàn)形式有多種，可以采用齒輪齒條慣性質(zhì)量蓄能器(Rack and pinion inerter,見美國專利7316303B2)、滾珠絲杠慣性質(zhì)量蓄能器(Ball screw inerter,見美國專利2009 / 0108510A1)和液力慣性質(zhì)量蓄能器(Hydraulicinerter，見美國專利 2009 / 0139225A1)中的一種。[0025]圖3是二自由度隔振系統(tǒng)模型，由懸上質(zhì)量(7)、第二級減振裝置(8)、懸下質(zhì)量
(9)、第一級減振(10)，外界激勵(11)等部分組成。
[0026]圖4是采用圖2所示減振裝置作為圖3所示的第二級隔振裝置⑶，與采用圖1所示的傳統(tǒng)減振裝置作為圖3所示的第二級隔振裝置(8)時，懸上質(zhì)量加速度和減振裝置工作行程的幅頻特性對比示意圖。從圖4可以看出，采用圖2所示的慣性蓄能式隔振裝置作為第二級隔振裝置，在受到低頻激勵時，懸上質(zhì)量加速度和減振裝置工作行程的幅值都有明顯降低，減振效果有顯著提高。
[0027]在其他條件相同的情況下，本發(fā)明作為懸架結(jié)構(gòu)時可以達到與上述中國專利200810123830.8公開的兩級串聯(lián)型慣性質(zhì)量蓄能式懸架相近的性能指標，而且在以下方面存在明顯優(yōu)勢:
[0028]1、保留了彈簧A(I)和阻尼器A(2)并聯(lián)的傳統(tǒng)隔振體，使其兩端可以承受靜載荷，從而有效避免了慣性質(zhì)量蓄能器因“擊穿”而失效，更具有工程應(yīng)用價值。
[0029]2、將傳統(tǒng)隔振體與新型隔振體并聯(lián)，結(jié)構(gòu)緊湊，在傳統(tǒng)隔振裝置布置形式的基礎(chǔ)上稍加改進即可，可以沿用已有的成熟理論方法和工藝技術(shù)。
[0030]3、將傳統(tǒng)隔振體與新型隔振體并聯(lián)，提升了減振裝置的可靠性，即使新型隔振體失效，還可以保留彈簧A(I)和阻尼器A(2)并聯(lián)的傳統(tǒng)減振裝置的減振效能。
[0031]綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，雖然對傳統(tǒng)減振裝置改動較小，但是在減振裝置工作空間保持不變的情況下，可以極大地
[0032]改善懸上質(zhì)量的振動特性，使減振裝置的整體性能得到大幅提升。
【權(quán)利要求】
1.一種慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置，其特征是由慣性質(zhì)量蓄能器、彈簧A、彈簧B和阻尼器A組成。其中彈簧A(I)和阻尼器A(2)并聯(lián)，組成傳統(tǒng)隔振體(3)，慣性質(zhì)量蓄能器(6)和彈簧B (5)串聯(lián)，組成新型隔振體(4)，所述傳統(tǒng)隔振體(3)與新型隔振體⑷并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置，其特征在于，該慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置可以作為車輛懸架裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置，其特征在于，該慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置可以作為駕駛員座椅減振裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置，其特征在于，該慣性質(zhì)量蓄能式減振裝置可以作為駕駛室懸置減振裝置。
【文檔編號】F16F15/00GK103470680SQ201310422409
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】杜甫, 毛明, 陳軼杰, 王亞軍, 張亞峰, 劉翼, 雷強順 申請人:中國北方車輛研究所