一种基于永磁铁的负刚度动力吸振器

1.本实用新型涉及机械设计、振动机械等领域，尤其涉及一种可在振动平台和激振器两种工作环境下使用的负刚度动力吸振器实验装置。


背景技术：

2.含有负刚度弹簧的振动系统具有固有频率低、承载能力大、减振效果好等优点，因此近年来负刚度元件在减振方面的应用越来越多。但由于负刚度弹簧的实现比较困难，因此负刚度动力吸振器模型现在没有成熟的实验设备设计方法，需要使用者根据自己所做实验的类型进行相应。因此，设计一套简单的，可在多种工作环境下进行负刚度动力吸振器减振实验的实验设备也越来越有必要。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种基于永磁铁的负刚度动力吸振器，可满足实验室对负刚度吸振器的多种需求，提高利用率，降低成本，能通过改变永磁铁的相对位移对负刚度进行控制，通过安装和移除工型槽滑道以及工型槽滑块使得该负刚度动力吸振器在振动平台或者激振器两种工作环境下进行进行实验，满足振动、光学的精密实验的要求。
4.本实用新型通过如下技术方案实现。
5.一种基于永磁铁的负刚度动力吸振器，包括基座、动力吸振装置、可升降夹持装置、四块永磁铁；
6.所述基座上开设有通孔，所述通孔用于将基座固定在振动平台上，所述振动平台激励所述基座振动；
7.所述动力吸振装置包括质量块一和质量块二，所述质量块一和质量块二之间通过锰钢片一以及螺钉连接，所述质量块一和基座之间通过锰钢片二以及螺钉连接，所述质量块二位于质量块一和基座之间；
8.所述可升降夹持装置包括手摇式单线轨滚珠丝杆滑台、圆柱直线导轨、两个固定块一、固定块二，所述圆柱直线导轨并行设置在所述手摇式单线轨滚珠丝杆滑台的一侧，所述圆柱直线导轨设有带锁滑块，两个固定块一平行设置并与所述手摇式单线轨滚珠丝杆滑台连接，固定块二可拆卸固定在质量块一上，固定块二位于两个固定块一之间，固定块二的上下两面各安装一块永磁铁，两个固定块一朝向固定块二的一侧各安装一块永磁铁，四块永磁铁的中心在一条垂直线上，从而产生负刚度项；
9.所述手摇式单线轨滚珠丝杆滑台通过手动操作手轮以及更换不同高度的固定块二和更换不同相对距离的两个固定块一，改变四块永磁铁之间的距离，从而改变负刚度项。
10.优选的，还包括工型槽滑道、工型槽滑块、固定块三，所述工型槽滑块通过所述基座上的通孔固定在基座的底部，所述工型槽滑块与工型槽滑道配合并在所述工型槽滑道上滑动，所述固定块三固定在所述基座上，所述振动平台由激振器代替，所述激振器的顶杆与
固定块三连接，所述激振器通过固定块三激励所述基座振动。
11.优选的，两块所述固定块一通过竖杆呈“f”型设置，竖杆下端与手摇式单线轨滚珠丝杆滑台连接，两块所述固定块一之间的距离为l,不同l的固定块一结合不同高度的固定块二，改变四块永磁铁之间的距离，从而改变负刚度项。
12.优选的，所述基座、质量块一、质量块二、固定块一、固定块二均为亚克力板。
13.优选的，所述固定块三为亚克力板。
14.优选的，所述锰钢片一长度为0.15m，所述锰钢片二长度为0.3m，所述工型槽滑道长度为0.3m。
15.优选的，所述工型槽滑道、工型槽滑块均采用铝合金材料。
16.亚克力板构件可以消除永磁铁对刚性构件的影响。首先，当外面两块磁铁和中间磁铁之间的垂直距离越小，引力就越大。其次，当外面两块永磁铁和中间两块永磁铁磁铁中心在同一条垂直线上的时候，出现刚度最小值，同时在这个位置，由于磁铁之间排斥力的对称性，质量处于平衡状态。当上面两块永磁铁和中间两块永磁铁中心点在水平线上的相对位移达到一定值时，刚度是正的。当外面两块磁铁和中间磁铁之间的垂直距离较宽时，作用在固定外面两个永磁铁的滑块的力较小，从而对固定中间两个永磁铁的滑块产生较小的阻力，这就产生了小区域的负刚度。
17.与现有技术相比，本实用新型的优点是：本实用新型可满足实验室对负刚度吸振器的多种需求，提高利用率，降低成本，能通过改变永磁铁的相对位移改变系统的负刚度项，还能够通过安装和移除工型槽滑道以及工型槽滑块使得该负刚度动力吸振器在振动平台或者激振器两种工作环境下进行负刚度动力吸振器的减振实验，满足振动、光学的精密实验的要求。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
19.图1是本实用新型优选实施例整体结构示意图；
20.图2是本实用新型优选实施例整体结构侧视图；
21.图3是本实用新型优选实施例工型槽滑道结构示意图；
22.图4是本实用新型优选实施例工形槽滑块结构示意图；
23.图5是本实用新型优选实施例在使用激振器作为激励源的实验装置示意图；
24.图6是本实用新型优选实施例在使用激振平台作为激励源的实验装置示意图；
25.附图标注：
26.1、基座，2、永磁铁，3、质量块一，4、质量块二，5、锰钢片一，6、锰钢片二，7、手摇式单线轨滚珠丝杆滑台，8、固定块一，9、固定块二，10、圆柱直线导轨，11、工型槽滑道，12、工型槽滑块，13、固定块三，14、激振器，15、振动平台。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的
限定。
28.如图1和图2所示，一种基于永磁铁的负刚度动力吸振器，包括基座1、动力吸振装置、可升降夹持装置、四块永磁铁2；
29.所述基座1上开设有通孔，所述通孔用于将基座1固定在振动平台上，所述振动平台激励所述基座1振动；
30.所述动力吸振装置包括质量块一3和质量块二4，所述质量块一3和质量块二4之间通过锰钢片一5以及螺钉连接，所述质量块一3和基座1之间通过锰钢片二6以及螺钉连接，所述质量块二4位于质量块一3和基座1之间；
31.所述可升降夹持装置包括手摇式单线轨滚珠丝杆滑台7、圆柱直线导轨 10、两个固定块一8、固定块二9，所述圆柱直线导轨10并行设置在所述手摇式单线轨滚珠丝杆滑台7的一侧，所述圆柱直线导轨10设有带锁滑块，两个固定块一8平行设置并与所述手摇式单线轨滚珠丝杆滑台7连接，固定块二9可拆卸固定在质量块一3上，固定块二9位于两个固定块一8之间，固定块二9的上下两面各安装一块永磁铁2，两个固定块一8朝向固定块二9的一侧各安装一块永磁铁2，四块永磁铁2的中心在一条垂直线上，从而产生负刚度项；
32.所述手摇式单线轨滚珠丝杆滑台7通过手动操作手轮以及更换不同高度的固定块二9和更换不同相对距离的两个固定块一8，改变四块永磁铁之间的距离，从而改变负刚度项。
33.优选的，如图3-5所示，还包括工型槽滑道11、工型槽滑块12、固定块三13，所述工型槽滑块12通过所述基座1上的通孔固定在基座1的底部，所述工型槽滑块12与工型槽滑道11配合并在所述工型槽滑道11上滑动，所述固定块三13固定在所述基座1上，所述振动平台由激振器代替，所述激振器的顶杆与固定块三13连接，所述激振器通过固定块三13激励所述基座1振动。其中，工型槽滑道11固定在非振动的实验平台上。
34.优选的，两块所述固定块一8通过竖杆呈“f”型设置，竖杆下端与手摇式单线轨滚珠丝杆滑台7连接，两块所述固定块一8之间的距离为l1,不同 l1的固定块一8结合不同高度的固定块二9，改变四块永磁铁之间的距离，从而改变负刚度项。
35.优选的，所述基座1、质量块一3、质量块二4、固定块一8、固定块二9 均为亚克力板。
36.优选的，所述固定块三13为亚克力板。
37.优选的，所述锰钢片一5长度为0.15m，所述锰钢片二6长度为0.3m，所述工型槽滑道11长度为0.3m。
38.优选的，所述工型槽滑道11、工型槽滑块12均采用铝合金材料。铝合金材料具有重量轻、强度高、刚度高、坚固耐用的优点。亚克力板构件可以消除永磁铁对刚性构件的影响。首先，当外面两块磁铁和中间磁铁之间的垂直距离越小，引力就越大。其次，当外面两块永磁铁和中间两块永磁铁磁铁中心在同一条垂直线上的时候，出现刚度最小值，同时在这个位置，由于磁铁之间排斥力的对称性，质量处于平衡状态。当上面两块永磁铁和中间两块永磁铁中心点在水平线上的相对位移达到一定值时，刚度是正的。当外面两块磁铁和中间磁铁之间的垂直距离较宽时，作用在固定外面两个永磁铁的滑块的力较小，从而对固定中间两个永磁铁的滑块产生较小的阻力，这就产生了小区域的负刚度。
39.以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及
保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。