本發(fā)明涉及一種基于滾輪-可運動移動凸輪結(jié)構(gòu)的分段負(fù)剛度機構(gòu)及帶有該機構(gòu)的減振裝置，屬于振動控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
剛度k的一般定義是彈性元件所受載荷對它引起的變形的微分，即當(dāng)載荷隨變形增加而增加時，剛度為正；載荷隨變形的改變而不變時，剛度為零；載荷隨變形的增加而減小時，剛度為負(fù)。隨著科技的發(fā)展，目前機械領(lǐng)域中已有效地控制了高頻段的振動，低頻段的振動還沒有得到有效解決。為此，對低頻段振動的控制需要系統(tǒng)具有低的剛度。負(fù)剛度元件具有承載能力大、變形小、可控性好、固有頻率低的優(yōu)點。一些傳統(tǒng)的實現(xiàn)負(fù)剛度結(jié)構(gòu)主要有框架結(jié)構(gòu)、壓桿結(jié)構(gòu)、倒立擺結(jié)構(gòu)等，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實際應(yīng)用非常少。因此，需要一種結(jié)構(gòu)簡單的負(fù)剛度機構(gòu)能廣泛地應(yīng)用到工程實際中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣的基于滾輪-可運動移動凸輪結(jié)構(gòu)的分段負(fù)剛度機構(gòu)及帶有該機構(gòu)的減振裝置。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種分段負(fù)剛度機構(gòu)，其包括外框架、預(yù)壓縮彈性伸縮推桿和沿豎直方向運動的移動凸輪；所述移動凸輪設(shè)在所述外框架內(nèi)且懸空，所述預(yù)壓縮彈性伸縮推桿的一端通過其上的預(yù)壓縮彈簧保持壓緊狀態(tài)，其另一端上設(shè)有貼合移動凸輪的外表面滾動的滾輪，所述預(yù)壓縮彈性伸縮推桿的數(shù)量大于等于2個，所述預(yù)壓縮彈性伸縮推桿分別以移動凸輪為中心呈放射狀水平均布，所述滾輪與移動凸輪之間為受壓滾動。所述壓縮形變機構(gòu)對嵌套在桿套中推桿施加有向外的推力。進(jìn)一步的，所述預(yù)壓縮彈性伸縮推桿還包括推桿、桿套和設(shè)置在桿套內(nèi)的壓縮形變機構(gòu)，所述推桿一端嵌套在桿套內(nèi)且受到壓縮形變機構(gòu)將其推出桿套的作用力，所述滾輪設(shè)置在推桿的另一端上。進(jìn)一步的，所述壓縮形變機構(gòu)包括預(yù)壓縮彈簧，所述壓縮形變機構(gòu)還包括用于水平支撐預(yù)壓縮彈簧的導(dǎo)桿，所述推桿、桿套、導(dǎo)桿和預(yù)壓縮彈簧同軸水平設(shè)置。進(jìn)一步的，所述預(yù)壓縮彈性伸縮推桿還包括直線軸承，所述直線軸承設(shè)置在相互嵌套且能相對運動的推桿和桿套之間。進(jìn)一步的，所述直線軸承的數(shù)量和規(guī)格相同。進(jìn)一步的，所述預(yù)壓縮彈性伸縮推桿的預(yù)壓縮量均相同。進(jìn)一步的，所述移動凸輪是上、下為半圓形，且中間為矩形的組合移動凸輪形狀。進(jìn)一步的，本發(fā)明還包括設(shè)置在所述移動凸輪上端的上吊桿和設(shè)置在所述外框架底部的下吊桿，所述上吊桿和下吊桿均通過定位軸承定位連接。一種帶有所述的分段負(fù)剛度機構(gòu)的減振裝置，其包括所述分段負(fù)剛度機構(gòu)、動力吸振器和減振系統(tǒng)；所述分段負(fù)剛度機構(gòu)和減振系統(tǒng)并聯(lián)在動力吸振器和地之間；所述減振系統(tǒng)包括主振系、阻尼器、上彈簧和下彈簧；所述上彈簧和阻尼器并聯(lián)接在動力吸振器和主振系之間，所述主振系經(jīng)下彈簧接地。本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明是基于滾輪-移動凸輪裝置的分段負(fù)剛度機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，變形小，可控性好，應(yīng)用范圍廣，通過彈簧在水平方向的壓縮、拉伸，能夠?qū)崿F(xiàn)豎直方向系統(tǒng)的負(fù)剛度。帶有滾輪-移動凸輪裝置的分段負(fù)剛度機構(gòu)的減振裝置，通過理論分析和仿真研究，此裝置具有很好的減振效果。附圖說明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中Ⅰ部分的局部放大圖。圖3為圖1中Ⅱ部分的局部放大圖。圖4為本發(fā)明中分段負(fù)剛度機構(gòu)的工作狀態(tài)示意圖。圖5為基于工程應(yīng)用軟件ADAMS仿真的本發(fā)明的力F與位移x的分段關(guān)系曲線。圖6為不同ε時無量綱的剛度曲線示意圖。圖7為帶有分段負(fù)剛度機構(gòu)的減振裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為在相同參數(shù)條件下帶有分段負(fù)剛度機構(gòu)的減振裝置與無負(fù)剛度系統(tǒng)的幅頻曲線對比圖。其中，1移動凸輪、2預(yù)壓縮彈性伸縮推桿、2-1推桿、2-2滾輪、3預(yù)壓縮彈簧、4導(dǎo)桿、5桿套、6外框架、7上吊環(huán)、8下吊環(huán)、9直線軸承、10分段負(fù)剛度機構(gòu)、11主振系、12動力吸振器、13阻尼器、14上彈簧、15下彈簧、16減振系統(tǒng)、17定位軸承、18平衡位置。具體實施方式為使本發(fā)明的技術(shù)方案和要點更加清楚，下面結(jié)合圖1-圖8和具體實例對發(fā)明進(jìn)行清楚、完整地描述。如圖1～圖3所示，一種基于滾輪-移動凸輪裝置的分段負(fù)剛度機構(gòu)，其包括外框架6、移動凸輪1、兩個相同的預(yù)壓縮彈性伸縮推桿2、兩套完全一樣的直線軸承9；所述預(yù)壓縮彈性伸縮推桿2包括推桿2-1、滾輪2-2、桿套5、導(dǎo)桿4和帶有相同預(yù)壓縮量的壓縮彈簧3；所述預(yù)壓縮彈簧3的一端、桿套5和導(dǎo)桿4均固定在外框架6的內(nèi)側(cè)面上...