本實(shí)用新型涉及隔振裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置。

背景技術(shù)：

剛度阻尼系統(tǒng)的作用主要是形成良好的隔振環(huán)境。好的隔振裝置不但能給車輛和飛機(jī)上的乘客和駕駛員帶來更好的乘坐環(huán)境，也能應(yīng)用在航空、船舶中對儀器進(jìn)行隔離振動的保護(hù)。隔振系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)特性來看，可以分為線性隔振系統(tǒng)和非線性隔振系統(tǒng)。目前，在被動隔振領(lǐng)域，有效性和穩(wěn)定性是設(shè)計和應(yīng)用隔振系統(tǒng)時存在的兩大問題。其中，隔振頻帶和隔振效率是衡量隔振效果的兩個指標(biāo)，而對于具有非線性特性的振動系統(tǒng)來說，通常在設(shè)計的過程中就要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的穩(wěn)定性。因此，基于對于能夠使用在不同環(huán)境和領(lǐng)域的隔振系統(tǒng)的需求，需要提出一種具有可調(diào)節(jié)剛度和阻尼特性的剛度阻尼系統(tǒng)。

隨著科技進(jìn)步，近年來汽車、航天得到迅猛的發(fā)展，對于保護(hù)人員和零部件，相應(yīng)的，經(jīng)濟(jì)有效的隔振裝置得到了廣泛的關(guān)注。剛度阻尼系統(tǒng)通過彈性零部件將隔振對象和振動源連接在一起，通過彈性部件對振動能量的吸收或耗散實(shí)現(xiàn)振動的消減或隔離效果，起到對人員、結(jié)構(gòu)或部件的防護(hù)作用，對于剛度阻尼系統(tǒng)的設(shè)計、裝配和搭建過程來說，有效性和穩(wěn)定性是兩個關(guān)鍵的指標(biāo)。被動隔振系統(tǒng)在設(shè)計和裝配過程中，系統(tǒng)在機(jī)械結(jié)構(gòu)和被動元件特性相關(guān)參數(shù)上都具有較多的設(shè)計變量，并且在應(yīng)用與不同環(huán)境和背景時，被動元件的參數(shù)很難進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般的被動隔振裝置只能應(yīng)用于某種特性的環(huán)境下。一旦被動元件的取值確定(例如，彈簧剛度，阻尼系數(shù))，隔振裝置的有效隔振范圍和承載能力也相應(yīng)地確定，如果需要改進(jìn)隔振效果，那么更換彈簧元件或阻尼裝置會帶來麻煩和經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。

而從另一方面來說，主動控制元件的成本和控制方法的設(shè)計費(fèi)時費(fèi)力，其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被動裝置，并且一般來說，由于主動控制元件需要控制器作動器，所以其重量要大于被動元件。所以，從結(jié)構(gòu)出發(fā)設(shè)計具有可調(diào)節(jié)的剛度和阻尼特性的被動隔振結(jié)構(gòu)，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況獲取具體物理參數(shù)的設(shè)計原則，可以減少隔振裝置的成本和難度，使其實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用并具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的被動隔振裝置的適用性窄、承載能力較差、調(diào)節(jié)參數(shù)困難等的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置，包括長連桿機(jī)構(gòu)、短連桿機(jī)構(gòu)、水平彈性件和垂直彈性件；

所述長連桿機(jī)構(gòu)包括用于與隔振對象連接的頂端長連桿組和用于與振動源連接的底端長連桿組，所述頂端長連桿組包括相互鉸接的第一頂端長連桿和第二頂端長連桿，所述底端長連桿組包括相互鉸接的第一底端長連桿和第二底端長連桿，所述第二頂端長連桿與所述第二底端長連桿鉸接；

所述短連桿機(jī)構(gòu)包括頂端短連桿組、中間短連桿組和底端短連桿組，所述頂端短連桿組包括相互鉸接的第一頂端短連桿和第二頂端短連桿，所述中間短連桿組包括相互鉸接的第一中間短連桿和第二中間短連桿，所述底端短連桿組包括相互鉸接的第一底端短連桿和第二底端短連桿；

所述第一頂端短連桿和所述第二頂端短連桿分別與所述第一頂端長連桿和所述第二頂端長連桿鉸接，所述第一中間短連桿和所述第二中間短連桿分別與所述第二頂端長連桿和所述第二底端長連桿鉸接，所述第一底端短連桿和所述第二底端短連桿分別與所述第二底端長連桿和所述第一底端長連桿鉸接；

所述水平彈性件連接于所述第一頂端長連桿與所述第二頂端長連桿的鉸接處和所述第一頂端短連桿與所述第二頂端短連桿的鉸接處之間，或者所述水平彈性件連接于所述第二頂端長連桿與所述第二底端長連桿的鉸接處和所述第一中間短連桿與所述第二中間短連桿的鉸接處之間，或者所述水平彈性件連接于所述第一底端長連桿與所述第二底端長連桿的鉸接處和所述第一底端短連桿與所述第二底端短連桿的鉸接處之間；

所述垂直彈性件連接于第一頂端長連桿與所述第一頂端短連桿的鉸接處和所述第二頂端長連桿與所述第二頂端短連桿的鉸接處之間，或者所述垂直彈性件連接于第二頂端長連桿與所述第一中間短連桿的鉸接處和所述第二底端長連桿與所述第二中間短連桿的鉸接處之間，或者所述垂直彈性件連接于第二底端長連桿與所述第一底端短連桿的鉸接處和所述第一底端長連桿與所述第二底端短連桿的鉸接處之間。

優(yōu)選地，所述水平彈性件為水平彈簧、水平阻尼器或者所述水平彈簧與所述水平阻尼器的結(jié)合件。

優(yōu)選地，所述垂直彈性件為垂直彈簧、垂直阻尼器或者所述垂直彈簧與所述垂直阻尼器的結(jié)合件。

優(yōu)選地，所述第一頂端長連桿的末端連接有用于與所述隔振對象連接的頂端連接桿；所述第一底端長連桿的末端連接有用于與所述振動源連接的底端連接桿。

優(yōu)選地，所述第一頂端長連桿的長度小于所述第二頂端長連桿的長度；所述第一底端長連桿的長度小于所述第二底端長連桿的長度。

優(yōu)選地，所述第一頂端短連桿、所述第二頂端短連桿、所述第一中間短連桿、所述第二中間短連桿、所述第一底端短連桿和所述第二底端短連桿的長度均相等。

優(yōu)選地，所述第一頂端長連桿、所述第二頂端長連桿、所述第一底端長連桿和所述第二底端長連桿的長度均大于所述第一頂端短連桿、所述第二頂端短連桿、所述第一中間短連桿、所述第二中間短連桿、所述第一底端短連桿和所述第二底端短連桿的長度。

優(yōu)選地，所述第一中間短連桿與所述第二頂端短連桿一體成型，所述第二中間短連桿與所述第一底端短連桿一體成型。

優(yōu)選地，所述第一頂端長連桿與所述第二頂端長連桿通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第一底端長連桿與所述第二底端長連桿通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第二頂端長連桿與所述第二底端長連桿通過軸承或者鉸鏈鉸接；

所述第一頂端短連桿與所述第二頂端短連桿通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第一中間短連桿與所述第二中間短連桿通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第一底端短連桿與所述第二底端短連桿通過軸承或者鉸鏈鉸接。

優(yōu)選地，所述第一頂端短連桿與所述第一頂端長連桿通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第二頂端短連桿與所述第二頂端長連桿鉸接通過軸承或者鉸鏈鉸接；

所述第一中間短連桿與所述第二頂端長連桿通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第二中間短連桿與所述第二底端長連桿通過軸承或者鉸鏈鉸接；

所述第一底端短連桿與所述第二底端長連桿通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第二底端短連桿與所述第一底端長連桿通過軸承或者鉸鏈鉸接。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置，通過長連桿機(jī)構(gòu)和短連桿機(jī)構(gòu)以及連接在長連桿機(jī)構(gòu)和短連桿機(jī)構(gòu)之間的水平彈性件和垂直彈性件的組合設(shè)計，可以改變仿腿型結(jié)構(gòu)的層數(shù)、橫縱彈簧阻尼比、長短連桿角度和長短連桿長度的取值，以調(diào)節(jié)基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的等效非線性剛度和阻尼，使得基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置可以實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的非線性剛度和阻尼特性，從而使得基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的隔振效果得到改進(jìn)，同時也具有良好的承載能力和穩(wěn)定性，適用范圍廣，可以在航空、汽車、大型結(jié)構(gòu)等不同的振動背景下得到有效地應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的靜態(tài)剛度與各參數(shù)值之間的關(guān)系圖。

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的隔振功效圖。

附圖標(biāo)記包括：

10—長連桿機(jī)構(gòu) 11—頂端長連桿組 12—底端長連桿組

20—短連桿機(jī)構(gòu) 21—頂端短連桿組 22—中間短連桿組

23—底端短連桿組 30—水平彈性件 40—垂直彈性件

50—頂端連接桿 60—底端連接桿 111—第一頂端長連桿

112—第二頂端長連桿 121—第一底端長連桿 122—第二底端長連桿

211—第一頂端短連桿 212—第二頂端短連桿 221—第一中間短連桿

222—第二中間短連桿 231—第一底端短連桿 232—第二底端短連桿。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖1～4描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實(shí)用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

如圖1至圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置，包括長連桿機(jī)構(gòu)10、短連桿機(jī)構(gòu)20、水平彈性件30和垂直彈性件40。

所述長連桿機(jī)構(gòu)10包括用于與隔振對象(圖未示)連接的頂端長連桿組11和用于與振動源(圖未示)連接的底端長連桿組12，所述頂端長連桿組11包括相互鉸接的第一頂端長連桿111和第二頂端長連桿112，所述底端長連桿組12包括相互鉸接的第一底端長連桿121和第二底端長連桿122，所述第二頂端長連桿112與所述第二底端長連桿122鉸接。具體的，振動源可以是飛機(jī)等交通工具，隔振對象可以是座椅或者其他精密儀器等。

所述短連桿機(jī)構(gòu)20包括頂端短連桿組21、中間短連桿組22和底端短連桿組23，所述頂端短連桿組21包括相互鉸接的第一頂端短連桿211和第二頂端短連桿212，所述中間短連桿組22包括相互鉸接的第一中間短連桿221和第二中間短連桿222，所述底端短連桿組23包括相互鉸接的第一底端短連桿231和第二底端短連桿232。

所述第一頂端短連桿211和所述第二頂端短連桿212分別與所述第一頂端長連桿111和所述第二頂端長連桿112鉸接，所述第一中間短連桿221和所述第二中間短連桿222分別與所述第二頂端長連桿112和所述第二底端長連桿122鉸接，所述第一底端短連桿231和所述第二底端短連桿232分別與所述第二底端長連桿122和所述第一底端長連桿121鉸接；

所述水平彈性件30連接于所述第一頂端長連桿111與所述第二頂端長連桿112的鉸接處和所述第一頂端短連桿211與所述第二頂端短連桿212的鉸接處之間，或者所述水平彈性件30連接于所述第二頂端長連桿112與所述第二底端長連桿122的鉸接處和所述第一中間短連桿221與所述第二中間短連桿222的鉸接處之間，或者所述水平彈性件30連接于所述第一底端長連桿121與所述第二底端長連桿122的鉸接處和所述第一底端短連桿231與所述第二底端短連桿232的鉸接處之間。

所述垂直彈性件40連接于第一頂端長連桿111與所述第一頂端短連桿211的鉸接處和所述第二頂端長連桿112與所述第二頂端短連桿212的鉸接處之間，或者所述垂直彈性件40連接于第二頂端長連桿112與所述第一中間短連桿221的鉸接處和所述第二底端長連桿122與所述第二中間短連桿222的鉸接處之間，或者所述垂直彈性件40連接于第二底端長連桿122與所述第一底端短連桿231的鉸接處和所述第一底端長連桿121與所述第二底端短連桿232的鉸接處之間。

本實(shí)施例圖1和圖2所示只是其中兩種基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的具體結(jié)構(gòu)，針對水平彈性件30和垂直彈性件40不同位置的設(shè)定可以衍生出更多種結(jié)構(gòu)形式的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置，在此不再一一列舉各種結(jié)構(gòu)形式的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的結(jié)構(gòu)圖。

具體的，本實(shí)用新型實(shí)施例的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置，通過長連桿機(jī)構(gòu)10和短連桿機(jī)構(gòu)20以及連接在長連桿機(jī)構(gòu)10和短連桿機(jī)構(gòu)20之間的水平彈性件30和垂直彈性件40的組合設(shè)計，可以改變仿腿型結(jié)構(gòu)的層數(shù)、橫縱彈簧阻尼比、長短連桿角度和長短連桿長度的取值，以調(diào)節(jié)基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的等效非線性剛度和阻尼，使得基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置可以實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的非線性剛度和阻尼特性，從而使得基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的隔振效果得到改進(jìn)，同時也具有良好的承載能力和穩(wěn)定性，適用范圍廣，可以在航空、汽車、大型結(jié)構(gòu)等不同的振動背景下得到有效地應(yīng)用。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置還可以通過安裝簡單的被動或半被動控制元件來實(shí)現(xiàn)多元化的振動控制。并且，由于本實(shí)用新型實(shí)施例的實(shí)施例的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置只利用被動元件，所以起加工成本低，裝配容易，并且裝置的穩(wěn)定性好，且隔振效果優(yōu)越。

需要說明的是，本實(shí)施例中的第一頂端長連桿111、第二頂端長連桿112、第一底端長連桿121、第二底端長連桿122、第一頂端短連桿211、第二頂端短連桿212、第一中間短連桿221、第二中間短連桿222、第一底端短連桿231和第二底端短連桿232的長度根據(jù)需要選擇適合的長度。且第一頂端長連桿111與第二頂端長連桿112的鉸接連接后的角度、第一底端長連桿121與第二底端長連桿122鉸接連接后的角度，第二頂端長連桿112與第二底端長連桿122鉸接連接后的角度根據(jù)需求設(shè)定適合的角度。同樣，第一頂端短連桿211與第二頂端短連桿212鉸接連接后的角度、第一中間短連桿221與第二中間短連桿222鉸接連接后的角度以及第一底端短連桿231與第二底端短連桿232鉸接連接后的角度也是根據(jù)需求設(shè)定適合的角度。如此，根據(jù)各連桿之間的鉸接角度，進(jìn)一步選擇適合長度的水平彈性件30和垂直彈性件40即可。

其中，水平彈性件30和垂直彈性件40的剛度特性或阻尼特性可以是線性的也可以是非線性的。

本實(shí)施例中，所述水平彈性件30為水平彈簧、水平阻尼器或者所述水平彈簧與所述水平阻尼器的結(jié)合件。具體的，根據(jù)實(shí)際組成的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置，可以選擇使用水平彈簧、水平阻尼器或者水平彈簧與水平阻尼器的結(jié)合件作為水平彈性件30使用，這樣可以確保選擇多樣化，同時能夠組裝出多種基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的產(chǎn)品，從而滿足不同場合使用的需求。

進(jìn)一步地，水平彈性件30的設(shè)置為基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置提供剛度和阻尼，此處可以用線性的剛度或阻尼，亦可是非線性的。

本實(shí)施例中，所述垂直彈性件40為垂直彈簧、垂直阻尼器或者所述垂直彈簧與所述垂直阻尼器的結(jié)合件。具體的，根據(jù)實(shí)際組成的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置，可以選擇使用垂直彈簧、垂直阻尼器或者垂直彈簧與垂直阻尼器的結(jié)合件作為垂直彈性件40使用，可以確保選擇多樣化。結(jié)合上述的水平彈性件30，從而能夠組裝出多種基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的產(chǎn)品，從而滿足不同場合使用的需求。

進(jìn)一步地，垂直彈性件40的設(shè)置為基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置提供輔助剛度和阻尼，消除負(fù)剛度，此處可以用線性的剛度或阻尼，亦可是非線性的。

本實(shí)施例中所說的“水平”和“垂直”只是對彈性件設(shè)置的位置的形容，而并非是對彈性件的結(jié)構(gòu)的限定。例如，彈性件呈水平設(shè)置時，即該彈性件即為水平彈性件30，彈性為呈垂直設(shè)置時，即該彈性件即為垂直彈性件40。

本實(shí)施例中，所述第一頂端長連桿111的末端連接有用于與所述隔振對象連接的頂端連接桿50；所述第一底端長連桿121的末端連接有用于與所述振動源連接的底端連接桿60。具體的，頂端連接桿50的設(shè)置便于將頂端長連桿組11與隔振對象實(shí)現(xiàn)組裝連接，例如，可以采用緊固件(螺栓、螺釘、螺絲等)進(jìn)行連接。同理，底端連接桿60的設(shè)置便于將底端長連桿組12與振動源實(shí)現(xiàn)組裝連接，例如，可以采用緊固件(螺栓、螺釘、螺絲等)進(jìn)行連接。這樣，結(jié)合頂端連接桿50和底端連接桿60的設(shè)置，可以便于將本實(shí)施例的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置與隔振對象和振動源實(shí)現(xiàn)組裝連接，進(jìn)而便于將本實(shí)施例的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置有效應(yīng)用在航空、汽車、大型結(jié)構(gòu)等不同的振動背景下。

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中，所述第一頂端長連桿111的長度小于所述第二頂端長連桿112的長度；具體的，第一頂端長連桿111位于第二頂端長連桿112的上方，這樣較長的第二頂端長連桿112能夠更加方便地與其他部件連接，較短的第一頂端長連桿111主要與隔振對象連接，而較長的第二頂端長連桿112則具有更多的安裝面積供與其他部件連接安裝。所述第一底端長連桿121的長度小于所述第二底端長連桿122的長度；具體的，第二底端長連桿122位于第一底端長連桿121的上方，這樣較長的第二底端長連桿122能夠更加方便地與其他部件連接，較短的第一底端長連桿121主要與振動源連接，較長的第二底端長連桿122則具有更多的安裝面積供與其他部件連接安裝。

當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，第一頂端長連桿111的長度大于或者等于第二頂端長連桿112的長度；第一底端長連桿121的長度大于或者等于第二底端長連桿122的長度，這樣組裝成型的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置同樣能夠使得隔振效果得到改進(jìn)，同時也具有良好的承載能力和穩(wěn)定性，適用范圍廣，可以在航空、汽車、大型結(jié)構(gòu)等不同的振動背景下得到有效地應(yīng)用。

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中，所述第一頂端短連桿211、所述第二頂端短連桿212、所述第一中間短連桿221、所述第二中間短連桿222、所述第一底端短連桿231和所述第二底端短連桿232的長度均相等。具體的，該種各短連桿長度相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計，一方面能夠適合進(jìn)行大批量生產(chǎn)，且實(shí)現(xiàn)方便對各短連桿與對應(yīng)的長連桿進(jìn)行連接安裝；另一方面，各短連桿主要作用是起到支撐各長連桿并與各長連桿鉸接以供垂直彈性件40和/或水平彈性件30安裝，確保組裝成型的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置具有阻尼特性和優(yōu)越的隔振效果，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，實(shí)用性強(qiáng)。

當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，也可以是第一頂端短連桿211與第二頂端短連桿212的長度相等，第一中間短連桿221與第二中間短連桿222的長度相等以及第一底端短連桿231與第二底端短連桿232的長度相等。

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中，所述第一頂端長連桿111、所述第二頂端長連桿112、所述第一底端長連桿121和所述第二底端長連桿122的長度均大于所述第一頂端短連桿211、所述第二頂端短連桿212、所述第一中間短連桿221、所述第二中間短連桿222、所述第一底端短連桿231和所述第二底端短連桿232的長度。具體的，長連桿的長度大于短連桿的長度的設(shè)計可以確保組裝成型的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置可以改變仿腿型結(jié)構(gòu)的層數(shù)、橫縱彈簧阻尼比、長短連桿角度和長短連桿長度的取值，以調(diào)節(jié)基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的等效非線性剛度和阻尼，使得基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置可以實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的非線性剛度和阻尼特性，從而使得基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的隔振效果得到改進(jìn)，同時也具有良好的承載能力和穩(wěn)定性。

在不同的需求下，短連桿和長連桿均可采用不同的材料和結(jié)構(gòu)，例如管狀結(jié)構(gòu)或?qū)嵭臈U等。長連桿與短連桿共同實(shí)現(xiàn)基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的剛度阻尼非線性。

本實(shí)施例中，所述第一中間短連桿221與所述第二頂端短連桿212可以是分體結(jié)構(gòu)(如圖1所示)或者是一體成型(如圖2所示)，所述第二中間短連桿222與所述第一底端短連桿231可以是分體結(jié)構(gòu)或者是一體成型。具體的，這樣可以形成兩種不同結(jié)構(gòu)的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置，也即是可以實(shí)現(xiàn)基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置結(jié)構(gòu)的變形，形成的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的效果和結(jié)構(gòu)分析則完全等價。

本實(shí)施例中，所述第一頂端長連桿111與所述第二頂端長連桿112通過軸承(圖未示)或者鉸鏈(圖未示)鉸接，所述第一底端長連桿121與所述第二底端長連桿122通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第二頂端長連桿112與所述第二底端長連桿122通過軸承或者鉸鏈鉸接；

所述第一頂端短連桿211與所述第二頂端短連桿212通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第一中間短連桿221與所述第二中間短連桿222通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第一底端短連桿231與所述第二底端短連桿232通過軸承或者鉸鏈鉸接。具體的，各長連桿之間和各短連桿之間的鉸接處采用軸承或者鉸鏈連接，如此，可以確保各長連桿和各短連桿能夠以鉸接處為軸心實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動，確保本實(shí)施例的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置使用的可靠性和穩(wěn)定性。

本實(shí)施例中，所述第一頂端短連桿211與所述第一頂端長連桿111通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第二頂端短連桿212與所述第二頂端長連桿112鉸接通過軸承或者鉸鏈鉸接；

所述第一中間短連桿221與所述第二頂端長連桿112通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第二中間短連桿222與所述第二底端長連桿122通過軸承或者鉸鏈鉸接；

所述第一底端短連桿231與所述第二底端長連桿122通過軸承或者鉸鏈鉸接，所述第二底端短連桿232與所述第一底端長連桿121通過軸承或者鉸鏈鉸接。具體的，各長連桿與各短連桿之間的鉸接處采用軸承或者鉸鏈連接，如此，可以確保各長連桿與各短連桿之間能夠以鉸接處為軸心實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動，進(jìn)一步確保本實(shí)施例的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置使用的可靠性和穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型實(shí)施例的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的裝配包括以下步驟：

S1：首先，根據(jù)實(shí)際需要選擇軸承或者鉸鏈；

S2：根據(jù)實(shí)際需要選擇仿腿型結(jié)構(gòu)的層數(shù)n和結(jié)構(gòu)所用的連桿的長度；

S3：利用軸承或鉸鏈將多根連桿連接成多層仿腿型結(jié)構(gòu)；

S4：通過連接仿腿型結(jié)構(gòu)的底端和頂端的連接鉸鏈將仿腿型結(jié)構(gòu)連接于需要的隔振對象和振動源之間；

S5：根據(jù)要求的剛度和阻尼特性，選擇合適的水平彈性件30和垂直彈性件40的長度、剛度；

S6：將水平彈性件30和垂直彈性件40安裝連接放置在結(jié)構(gòu)層對應(yīng)的位置上，并且連接在連桿之間的鉸接處，從而約束住仿腿型結(jié)構(gòu)；

S7：如果需要，選擇彈簧與阻尼器的結(jié)合件作為水平彈性件30和垂直彈性件40放置安裝在仿腿型結(jié)構(gòu)對應(yīng)的位置，這樣可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)振動控制；

S8：根據(jù)實(shí)際需要，基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置可做出一些變形，但效果和結(jié)構(gòu)分析完全等價。

通過建立數(shù)學(xué)模型發(fā)現(xiàn)多自由度剛度阻尼系統(tǒng)利用仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的剛度和阻尼特性是依賴于仿腿型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)的非線性方程，通過優(yōu)化參數(shù)，可以達(dá)到高靜低動(高承載能力低共振頻率)的特性，而且通過加入垂直彈性件40，因此，本實(shí)施例的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置具有被動控制低成本、易維護(hù)，效果好的優(yōu)點(diǎn)，極大的擴(kuò)展了仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的應(yīng)用范圍。

從而使得本實(shí)施例的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置可以在復(fù)雜的振動環(huán)境下多方向的保護(hù)精密儀器、為汽車或飛機(jī)上的人員提供舒適的乘坐環(huán)境。并且，此基于仿腿型結(jié)構(gòu)的多自由度剛度阻尼裝置可以通過配置被動或半主動元件進(jìn)一步改善其隔振效果。本實(shí)施例的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置也為汽車、航空、大型結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域提供了一種有效實(shí)用的被動隔振方法。

本實(shí)用新型實(shí)施例提出的利用仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置隔振效果由運(yùn)動傳遞率決定，運(yùn)動傳遞率定義為隔振對象的振動幅值和底板接收激勵的幅值。本實(shí)用新型實(shí)施例利用仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的隔振效果依賴于仿腿型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)(層數(shù)n、連桿與水平所成角度θ₁、θ₂、連桿長度L₁、L₂、水平彈性件30剛度(Nm-1)k_h以及垂直彈性件、垂直彈性件40剛度(Nm-1)k_v)。

通過以上的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的設(shè)計和裝配，在多種形式的激勵下，能夠通過調(diào)節(jié)仿腿型結(jié)構(gòu)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)隔振系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)剛度和阻尼特性，從而能適用于不同的振動環(huán)境和背景，起到工程所需要的良好的隔振作用?；诜峦刃徒Y(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)影響了剛度阻尼裝置的剛度和阻尼特性，剛度阻尼裝置的隔振效果和穩(wěn)定性依賴于結(jié)構(gòu)的剛度和阻尼，由于單層的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置沿著的豎直方向變形時，水平方向會產(chǎn)生牽連運(yùn)動，并且豎直方向的運(yùn)動和水平方向的運(yùn)動關(guān)系為非線性關(guān)系，所以基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的幾何非線性給剛度阻尼裝置的剛度和阻尼帶來非線性效應(yīng)。

經(jīng)過數(shù)學(xué)建模分析，此系統(tǒng)的靜剛度公式為：

在這里：

L₁和L₂為短長桿的長度；

θ₁和θ₂為短長桿的初始安裝角度；

k_h水平彈性件30剛度(Nm-1)；

k_v垂直彈性件40剛度(Nm-1)；

n結(jié)構(gòu)層數(shù)；

Y無方向位移i.e.，y/L1；

α剛度比kv/kh；

β長短連桿長度比L2/L1；

γ初始安裝角度參數(shù)i.e.，sin(θ1)。

其靜態(tài)剛度與各參數(shù)值之間的關(guān)系也可從圖3中看出。

此裝置的動態(tài)剛度阻尼系數(shù)具有以下形式的非線性：

同時，圖4描述了此仿腿結(jié)構(gòu)的隔振功效。

本實(shí)用新型實(shí)施例的基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的剛度和阻尼可以通過調(diào)節(jié)仿腿型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)來調(diào)節(jié)，根據(jù)動力學(xué)方程，基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置的參數(shù)設(shè)計依據(jù)為：

1)當(dāng)仿腿型結(jié)構(gòu)的層數(shù)增加時，結(jié)構(gòu)的固有頻率減小，隔振效果可以改進(jìn)；

2)當(dāng)仿腿型結(jié)構(gòu)中的連桿與水平方向所稱的角度減小，隔振效果可以改進(jìn)；

3)當(dāng)仿腿型結(jié)構(gòu)長短桿長度比例變化時裝置的效能可以加以改善；

4)當(dāng)仿腿型結(jié)構(gòu)水平彈性件30和垂直彈性件40剛度比例變化時系統(tǒng)的效能可以加以改善；

5)此裝置可以通過設(shè)計以上參數(shù)達(dá)到零剛度，負(fù)剛度和正剛度；

6)由于仿腿型結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的剛度非線性，剛度阻尼裝置的承載能力優(yōu)于一般的線性被動隔振裝置；

7)以上所述對系統(tǒng)等效剛度的調(diào)節(jié)，同樣適用于系統(tǒng)等效的非線性阻尼特性，即當(dāng)上述結(jié)構(gòu)參數(shù)改變時，可方便調(diào)節(jié)系統(tǒng)被動的阻尼特性在較大范圍內(nèi)變化。

所以利用仿腿型結(jié)構(gòu)作為隔振裝置，使得剛度阻尼裝置的隔振效果改進(jìn)，也使得平臺具有一定的承載能力，從而基于仿腿型結(jié)構(gòu)的非線性剛度阻尼裝置充分利用了結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了高靜低動(高承載能力，低共振頻率)的隔振理念；并實(shí)現(xiàn)在諧振頻率處高阻尼在其他頻率處低阻尼、隨頻率隨振動位移而變化的理想非線性阻尼特征。

根據(jù)以上的分析，可以看出仿腿型結(jié)構(gòu)是一種新穎的結(jié)構(gòu)，在只利用線性彈簧和/或阻尼器的情況下，通過構(gòu)建的組合可以實(shí)現(xiàn)等效的非線性剛度和阻尼效果，并且，由于仿腿型結(jié)構(gòu)中的桿件的角度和結(jié)構(gòu)層數(shù)可以很方便的調(diào)節(jié)，所以，仿腿型結(jié)構(gòu)的等效非線性剛度和阻尼特性是可調(diào)節(jié)的。故，利用仿腿型結(jié)構(gòu)的剛度阻尼裝置可以實(shí)現(xiàn)具有可調(diào)節(jié)特性的被動振動隔離系統(tǒng)，并可以廣泛地應(yīng)用在不同的振動環(huán)境。

綜上所述可知本實(shí)用新型乃具有以上所述的優(yōu)良特性，得以令其在使用上，增進(jìn)以往技術(shù)中所未有的效能而具有實(shí)用性，成為一極具實(shí)用價值的產(chǎn)品。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的思想和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。