非线性减振装置

本技术属于振动控制与能量耗散，具体涉及一种非线性减振装置。

背景技术：

1、振动控制与能量耗散技术是现代机械系统、土木结构及精密设备设计中的关键环节，其核心目标是通过能量耗散或结构优化，降低外部激励所引起的振动响应幅值。在传统设计中，常见的振动控制装置以线性减振系统为主，如线性弹簧-阻尼系统，这类减振系统在外部激励频率接近系统固有频率时，会出现显著共振放大效应，导致减振性能急剧下降。且由于线性系统的等效刚度和阻尼系数为固定常数，无法根据激励幅值和频率的变化自动调节，因而难以实现宽频带或自适应减振效果。因此，非线性减振技术逐渐成为当下的研究热点。

2、非线性减振技术是通过引入几何非线性或材料非线性特征，使系统在不同振幅或频率条件下表现出可变刚度特性，从而实现更优的能量耗散与振动隔离性能。现有的非线性减振方案有：采用多级弹簧组合结构以获得非线性回复力；利用轨迹约束机构（如弧形轨道、凸轮结构）产生非线性几何耦合；通过磁流变流体或电流变材料实现可控阻尼。

3、目前，以上这些现有的非线性减振方案仍然存在不足：多级弹簧组合结构和轨迹约束机构由于结构复杂且对于装配精度要求极高，因此应用成本过高；磁流变流体和电流变材料受温度、湿度和老化影响较大，性能衰减显著，因此长期稳定性差；由于多参数耦合下的非线性动力学响应难以准确预测，因此设计与调控难度极大。

技术实现思路

1、本实用新型实施例提供一种非线性减振装置，旨在解决上述背景技术中提及的现有非线性减振方案存在的问题，简化非线性减振方案的结构，降低调控难度并提高减振频带宽度和长期使用稳定性。

2、为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种非线性减振装置，包括：

3、壳体，用于固定在振源构件，内部沿振源构件的振动方向设置有导杆；

4、质量块，滑动连接于导杆，并在导杆的轴向上与壳体的相对两侧内壁之间分别形成运动间隙；

5、多层突起结构，设于质量块和壳体两者其一对应于运动间隙的部位，多层突起结构的突起面积逐层减小；

6、黏弹材料块，设于质量块和壳体两者另一对应于运动间隙的部位，并与多层突起结构位置对应；

7、其中，质量块基于振源构件传递至壳体的振动能量而往复运动，以使多层突起结构的至少一层突起挤压黏弹材料块。

8、在一种可能的实现方式中，壳体在导杆的轴向上相对的两个内壁均设有多层突起结构，质量块朝向两个运动间隙的两侧均设有黏弹材料块。

9、一些实施例中，质量块朝向两个运动间隙的侧壁中心均设有凹口，黏弹材料块嵌装于凹口内。

10、示例性的，黏弹材料块的中心设有台阶孔，台阶孔适于多层突起结构逐层嵌入并抵压相应的台阶面。

11、举例说明，壳体包括：

12、底壳，用于连接振源构件，且内底壁中心设有多层突起结构，底壳的内底壁以多层突起结构为中心对称设置有两个导杆；

13、顶盖，封盖于底壳并与两个导杆连接，顶盖朝向底壳内部的表面中心设有多层突起结构。

14、在一种可能的实现方式中，两个导杆分别沿各自轴向滑动套设有一耐磨套，两个耐磨套均嵌装于质量块内。

15、一些实施例中，底壳的内底壁设有适于插接导杆的第一插孔，顶盖朝向底壳内部的表面设有适于插接导杆的第二插孔。

16、示例性的，第一插孔和第二插孔内均设有第一调节垫，顶盖与底壳之间夹设有第二调节垫。

17、举例说明，底壳的两个相对外壁上设有用于连接振源构件的连接耳。

18、一些实施例中，顶盖上设有适于随形抵贴振源构件的安装面的支座。

19、本实用新型提供的非线性减振装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型非线性减振装置，壳体固定在振源构件能够使振动直接传递至壳体，从而使沿振动方向滑动连接在壳体内部的导杆上的质量块在导杆上产生往复运动，此时振动能量转化为质量块的动能，质量块往复运动时多层突起结构反复挤压黏弹材料块，使黏弹材料块产生剪切与压缩耦合变形，从而使质量块的动能转化为黏弹材料块的热能而耗散，由此实现对振源构件的减振作用。

20、由于多层突起结构的突起面积逐层减小，当振源构件的振幅较小时，质量块的运动幅度也相对较小，多层突起结构仅最顶层的突起部位挤压黏弹材料块，故黏弹材料块表现为低刚度特性，随着振源构件的振幅增大，质量块的运动幅度也随之增大，多层突起结构挤压黏弹材料块的层数也逐渐增加，此时黏弹材料块的刚度表现为非线性递增，由此利用多层突起结构与黏弹材料块之间的分级接触实现接触面积的非线性变化而获得非线性曲线和阻尼响应，从而能够实现对振源构件的宽频带振动抑制，不仅结构简单、具备良好的长期稳定性，而且能够在不依赖复杂结构的情况下通过黏弹材料块与几何形状的协同设计获得可控的非线性力学响应特性，从而规避了多参数耦合下非线性动力学响应预测困难、调试过程复杂的问题。

1.非线性减振装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的非线性减振装置，其特征在于，所述壳体在所述导杆的轴向上相对的两个内壁均设有所述多层突起结构，所述质量块朝向两个所述运动间隙的两侧均设有所述黏弹材料块。

3.如权利要求2所述的非线性减振装置，其特征在于，所述质量块朝向两个所述运动间隙的侧壁中心均设有凹口，所述黏弹材料块嵌装于所述凹口内。

4.如权利要求3所述的非线性减振装置，其特征在于，所述黏弹材料块的中心设有台阶孔，所述台阶孔适于所述多层突起结构逐层嵌入并抵压相应的台阶面。

5.如权利要求1所述的非线性减振装置，其特征在于，所述壳体包括：

6.如权利要求5所述的非线性减振装置，其特征在于，两个所述导杆分别沿各自轴向滑动套设有一耐磨套，两个所述耐磨套均嵌装于所述质量块内。

7.如权利要求5所述的非线性减振装置，其特征在于，所述底壳的内底壁设有适于插接所述导杆的第一插孔，所述顶盖朝向所述底壳内部的表面设有适于插接所述导杆的第二插孔。

8.如权利要求7所述的非线性减振装置，其特征在于，所述第一插孔和所述第二插孔内均设有第一调节垫，所述顶盖与所述底壳之间夹设有第二调节垫。

9.如权利要求5所述的非线性减振装置，其特征在于，所述底壳的两个相对外壁上设有用于连接所述振源构件的连接耳。

10.如权利要求5所述的非线性减振装置，其特征在于，所述顶盖上设有适于随形抵贴所述振源构件的安装面的支座。