本發(fā)明涉及一種屬于振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)領(lǐng)域中的裝置。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種非線性彈性輔助振動(dòng)裝置及包含該振動(dòng)裝置的振動(dòng)搖擺臺(tái)。
背景技術(shù)：
：振動(dòng)搖擺臺(tái)是一種能夠再現(xiàn)被試件所處振動(dòng)環(huán)境的設(shè)備，用來(lái)研究被試件在不同振動(dòng)環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)定性。當(dāng)被試件質(zhì)量較大，振動(dòng)位移、速度和加速度幅值要求較高時(shí)，滿足特定的振動(dòng)試驗(yàn)條件，振動(dòng)搖擺臺(tái)所需輸入功率會(huì)大幅上升。受設(shè)計(jì)制造和使用成本制約，現(xiàn)有振動(dòng)搖擺臺(tái)的適用范圍受到限制。為節(jié)約能源、提高效率，擴(kuò)大振動(dòng)搖擺臺(tái)的使用范圍，中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào)為CN201876344U，授權(quán)公告日為2011.06.22，
專利名稱：為“可調(diào)支撐剛度共振式振動(dòng)臺(tái)”，該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種支撐剛度可以調(diào)節(jié)的共振式振動(dòng)臺(tái)，利用共振的方式來(lái)降低功率消耗，節(jié)約能源。其公開(kāi)了三種較常見(jiàn)的剛度調(diào)節(jié)方式。其剛度調(diào)節(jié)方式分別為調(diào)整支撐振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分的板簧懸臂長(zhǎng)度、螺旋彈簧有效作用圈數(shù)和氣彈簧氣室壓強(qiáng)。其不足之處為當(dāng)剛度調(diào)節(jié)結(jié)束之后，振動(dòng)臺(tái)的固有頻率即確定了下來(lái)，在使用過(guò)程中，不經(jīng)外部力調(diào)節(jié)，剛度無(wú)法改變，即在振動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)的固有頻率難以改變。且專利文件中并沒(méi)有指出“可調(diào)支撐剛度共振式振動(dòng)臺(tái)”的具體形式。中國(guó)專利授權(quán)公布號(hào)為CN105806580A，授權(quán)公布日為2016.07.27，申請(qǐng)?zhí)枮?01610379095.1，
專利名稱：為“可變剛度寬頻諧振機(jī)構(gòu)”，該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種可用于振動(dòng)臺(tái)的寬頻諧振機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)利用板簧和杠桿結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度隨位移增大而減小的特性，將其應(yīng)用在振動(dòng)臺(tái)上，可以實(shí)現(xiàn)在寬頻范圍內(nèi)的共振效果，降低輸入功率。但是該諧振機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在工作過(guò)程中，杠桿端部軸承與板簧和輸出桿等部件經(jīng)常發(fā)生碰撞，結(jié)構(gòu)的整體可靠性較低。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服了現(xiàn)有技術(shù)在重載大振幅振動(dòng)搖擺臺(tái)研制過(guò)程中，由于系統(tǒng)消耗功率過(guò)大導(dǎo)致振動(dòng)搖擺臺(tái)的設(shè)計(jì)、制造和使用成本大幅上升，甚至無(wú)法設(shè)計(jì)出滿足使用要求的振動(dòng)搖擺臺(tái)的問(wèn)題，提供了一種非線性彈性輔助振動(dòng)裝置及包含該振動(dòng)裝置的振動(dòng)搖擺臺(tái)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置包括框架、底面導(dǎo)軌、頂面導(dǎo)軌、下壓緊塊、舌形板、上壓緊塊、彈簧、連桿、連接塊、滑塊與立柱；所述的底面導(dǎo)軌安裝在框架的框架底板的中間處，頂面導(dǎo)軌安裝在框架的框架頂板的中間處，滑塊安裝在底面導(dǎo)軌與頂面導(dǎo)軌上為滑動(dòng)連接，立柱豎直地安裝在框架底板與框架頂板之間并采用螺栓連接，下壓緊塊、舌形板與上壓緊塊由下至上安裝在立柱上為滑動(dòng)連接，下壓緊塊的下端與上壓緊塊的上端通過(guò)連桿與連接塊鉸接，連接塊的側(cè)面通過(guò)彈簧與框架連接，連接塊的底面與滑塊固定連接。技術(shù)方案中所述的上壓緊塊與下壓緊塊的結(jié)構(gòu)相同，下壓緊塊與上壓緊塊為長(zhǎng)方體形空心結(jié)構(gòu)件，下壓緊塊與上壓緊塊四角處設(shè)置有直角導(dǎo)向通槽，上壓緊塊的頂端的中心處設(shè)置有底面為圓柱面的凹槽，凹槽的前后槽壁上設(shè)置有用以安裝銷軸的上圓通孔即上前圓通孔與上后圓通孔，上前圓通孔與上后圓通孔的回轉(zhuǎn)軸線共線；上壓緊塊的底面設(shè)置成圓弧面，圓弧面的曲率半徑與舌形板的上、下圓弧曲面的曲率半徑大小相同。技術(shù)方案中所述的立柱豎直地安裝在框架底板與框架頂板之間并采用螺栓連接是指：所述的立柱包括右前立柱、左前立柱、左后立柱與右后立柱；所述的右前立柱、左前立柱、左后立柱與右后立柱的底端和框架底板內(nèi)表面上的1號(hào)底板凸起、2號(hào)底板凸起、3號(hào)底板凸起與4號(hào)底板凸起依次對(duì)正接觸，并采用螺栓固定；右前立柱、左前立柱、左后立柱與右后立柱的頂端和框架頂板上的四個(gè)矩形的頂面凸起依次對(duì)正接觸，并采用螺栓固定，右前立柱、左前立柱、左后立柱與右后立柱相互平行，并垂直于框架底板與框架頂板。技術(shù)方案中所述的下壓緊塊的下端與上壓緊塊的上端通過(guò)連桿與連接塊鉸接是指：所述的連桿包括右下連桿、左下連桿、左上連桿與右上連桿；所述的連接塊包括右下連接塊、左下連接塊、左上連接塊與右上連接塊；所述的下壓緊塊的下端和右下連桿、左下連桿上端鉸接，右下連桿的下端與右下連接塊鉸接，左下連桿的下端與左下連接塊鉸接；上壓緊塊的上端和左上連桿、右上連桿的下端鉸接，左上連桿的上端與左上連接塊鉸接，右上連桿的上端與右上連接塊鉸接。技術(shù)方案中所述的右下連接塊、右上連接塊、左下連接塊與左上連接塊為結(jié)構(gòu)相同的正方體形結(jié)構(gòu)件，右下連接塊、右上連接塊、左下連接塊與左上連接塊上設(shè)置有兩側(cè)開(kāi)口的正方形凹槽，在凹槽的前后槽壁上設(shè)置有用以安裝連接銷軸的圓通孔，槽底上均勻地布置有四個(gè)連接孔，用于和右下滑塊、右上滑塊、左下滑塊與左上滑塊進(jìn)行螺栓連接，凹槽的另一槽壁上設(shè)置有一個(gè)連接孔，用以和1號(hào)右下彈簧座、1號(hào)右上彈簧座、1號(hào)左下彈簧座與1號(hào)左上彈簧座進(jìn)行螺栓連接。技術(shù)方案中所述的連接塊的側(cè)面通過(guò)彈簧與框架連接，連接塊的底面與滑塊固定連接是指：所述的連接塊包括右下連接塊、左下連接塊、左上連接塊與右上連接塊；所述的彈簧包括左下彈簧、左上彈簧、右上彈簧與右下彈簧；所述的右下連接塊的右端通過(guò)1號(hào)右下彈簧座與右下彈簧的左端連接，右下彈簧的右端通過(guò)2號(hào)右下彈簧座與框架的框架右立板的下端連接，右下連接塊的底端面與滑塊中的右下滑塊頂端面固定連接；左下連接塊的左端通過(guò)1號(hào)左下彈簧座與左下彈簧的右端連接，左下彈簧的左端通過(guò)2號(hào)左下彈簧座與框架的框架左立板的下端連接，左下連接塊的底端面與左下滑塊頂端面固定連接；右上連接塊的右端通過(guò)1號(hào)右上彈簧座與右上彈簧的左端連接，右上彈簧的右端通過(guò)2號(hào)右上彈簧座與框架的框架右立板的上端連接，右上連接塊的頂端面與右上滑塊的底端面固定連接；左上連接塊的左端通過(guò)1號(hào)左上彈簧座與左上彈簧的右端連接，左上彈簧的左端通過(guò)2號(hào)左上彈簧座與框架的框架左立板的上端連接，左上連接塊的頂端面與左上滑塊的底端面固定連接。技術(shù)方案中所述的框架還包括框架左立板與框架右立板；其中：框架左立板與框架右立板結(jié)構(gòu)相同，框架頂板與框架底板結(jié)構(gòu)相同，皆為等矩形橫截面的板類結(jié)構(gòu)件；框架頂板、框架底板、框架左立板與框架右立板的前后寬度相等，框架頂板、框架底板、框架左立板與框架右立板的厚度相等，它們之間通過(guò)螺栓連接或者焊接成矩形框架。技術(shù)方案中所述的框架底板內(nèi)表面的中間位置均勻地設(shè)置有2排共四個(gè)矩形的底板凸起即1號(hào)底板凸起、2號(hào)底板凸起、3號(hào)底板凸起與4號(hào)底板凸起，四個(gè)底板凸起的形狀、大小相同，四個(gè)底板凸起上分別設(shè)置有用于立柱安裝固定的螺栓通孔，四個(gè)矩形的底板凸起的對(duì)稱中心連線是一矩形,即1號(hào)底板凸起、2號(hào)底板凸起、3號(hào)底板凸起與4號(hào)底板凸起分布在框架底板內(nèi)表面中間位置一個(gè)矩形的四角處，3號(hào)底板凸起與4號(hào)底板凸起的一長(zhǎng)端面和框架底板的一長(zhǎng)端面共面，1號(hào)底板凸起與2號(hào)底板凸起的一長(zhǎng)端面和框架底板的另一長(zhǎng)端面共面；四個(gè)矩形的底板凸起的高度設(shè)置為5～10mm；四個(gè)矩形的底板凸起上分別設(shè)置一組結(jié)構(gòu)相同的螺栓通孔，每一組螺栓通孔與立柱端部所設(shè)置的一組螺紋孔對(duì)正，1號(hào)底板凸起、2號(hào)底板凸起和3號(hào)底板凸起、4號(hào)底板凸起之間的框架底板上均勻地布置有安裝底面導(dǎo)軌的螺紋孔。技術(shù)方案中所述的舌形板的左端部分設(shè)置為圓柱體結(jié)構(gòu)件，圓柱體結(jié)構(gòu)件裝入支撐平臺(tái)的一端面上的圓孔中，并采用焊接方式將圓柱體結(jié)構(gòu)件與支撐平臺(tái)相連接；舌形板的右端部分設(shè)置成由上表面、下表面、前表面、后表面與兩端的平面所組成的扁圓柱體；上表面與下表面為1號(hào)圓弧面，上表面與下表面的曲率半徑大小相同,上表面與下表面的曲率半徑和上壓緊塊的底面與下壓緊塊的頂端面的曲率半徑相等；前表面與后表面為2號(hào)圓弧面，前表面與后表面的曲率半徑為前、后表面外切平面之間距離的二分之一，左端部分的圓柱體與右端部分的扁圓柱體連成一體，圓柱體的回轉(zhuǎn)軸線與扁圓柱體的對(duì)稱中心線共線。所述的一種振動(dòng)搖擺臺(tái)包括支撐平臺(tái)、4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置、4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的支撐座與3個(gè)或4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的激振器；所述的3個(gè)或4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的激振器均勻地豎直地布置在支撐平臺(tái)的下方與底座的上方，3個(gè)或4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的激振器的上、下端通過(guò)球鉸分別和支撐平臺(tái)與底座轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述的4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置均勻地對(duì)稱地布置在支撐平臺(tái)的四周，任何相鄰的2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置之間的夾角為90度，任何相對(duì)的2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置之間相互平行，4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置分別通過(guò)其中的舌形板與支撐平臺(tái)一側(cè)端面固定連接，非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的底端通過(guò)螺栓安裝在支撐座上，支撐座的底端與底座的頂端螺栓連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：1.本發(fā)明所述的振動(dòng)搖擺臺(tái)中的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，其剛度可自動(dòng)調(diào)節(jié)，隨著非線性彈性輔助振動(dòng)裝置中舌形板振幅的增大，其剛度降低。2.本發(fā)明所述的振動(dòng)搖擺臺(tái)的固有頻率隨著振幅的增大而減小。3.本發(fā)明所述的振動(dòng)搖擺臺(tái)在定頻振動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)振動(dòng)幅值，可改變振動(dòng)搖擺臺(tái)固有頻率，使其與激振頻率一致，達(dá)到共振效果。4.本發(fā)明所述的振動(dòng)搖擺臺(tái)在掃頻振動(dòng)過(guò)程中，恒速度幅值和恒加速度幅值振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)位移幅值會(huì)隨著激振頻率的增大而下降，此時(shí)振動(dòng)搖擺臺(tái)的固有頻率也會(huì)隨著振幅的減小而增大，當(dāng)非線性彈性輔助振動(dòng)裝置中各結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)合理時(shí)，振動(dòng)搖擺臺(tái)固有頻率會(huì)隨著激振頻率的變化而同步變化，從而實(shí)現(xiàn)寬頻范圍內(nèi)的共振效果。5.本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置作用到振動(dòng)搖擺臺(tái)中，不僅可以起到諧振作用，降低輸入功率，而且可以限制振動(dòng)搖擺臺(tái)X、Y方向移動(dòng)自由度和繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，抑制振動(dòng)搖擺臺(tái)在振動(dòng)過(guò)程中的橫向牽連運(yùn)動(dòng)，有利于振動(dòng)控制算法實(shí)現(xiàn)和控制精度保持。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明：圖1為本發(fā)明所述的含有非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的三自由度的振動(dòng)搖擺臺(tái)結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影視圖；圖2為本發(fā)明所述的含有非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的振動(dòng)搖擺臺(tái)的主視圖；圖3為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)組成的主視圖；圖4為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置拆除前面兩個(gè)立柱后結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影視圖；圖5為圖3中A-A處的剖視圖；圖6為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置中框架結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影視圖；圖7為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的右前立柱結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影視圖；圖8為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的上壓緊塊結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影視圖；圖9為圖8所示上壓緊塊繞紙面內(nèi)水平軸線旋轉(zhuǎn)90度后得到的軸測(cè)投影視圖；圖10為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的右下連接塊結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影視圖；圖11為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的右上連桿結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影視圖；圖12為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的左上連桿結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影視圖；圖13為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的舌形板結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影視圖；圖14為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的受力分析圖；圖15為本發(fā)明所述的振動(dòng)搖擺臺(tái)經(jīng)過(guò)仿真分析得到的施加于舌形板上的壓緊塊推力隨舌形板位移的變化關(guān)系曲線；圖16為本發(fā)明所述的振動(dòng)搖擺臺(tái)經(jīng)過(guò)仿真分析得到的作用到非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的剛度隨舌形板位移的變化關(guān)系曲線；圖17為本發(fā)明所述的振動(dòng)搖擺臺(tái)假設(shè)作用到非線性彈性輔助振動(dòng)裝置上的等效質(zhì)量為80kg時(shí)，振動(dòng)搖擺臺(tái)固有頻率隨振幅的變化曲線；圖18為本發(fā)明所述的振動(dòng)搖擺臺(tái)在不同振動(dòng)狀態(tài)下的振動(dòng)搖擺臺(tái)固有頻率及激振頻率與振幅的關(guān)系曲線；圖19-1為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置中所采用的等橫截面為矩形的底面導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)組成的主視圖；圖19-2為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置中所采用的等橫截面為燕尾型的底面導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)組成的主視圖；圖19-3為本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置中所采用的等橫截面為圓形的底面導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)組成主正視圖；圖中：1.支撐平臺(tái)，2.非線性彈性輔助振動(dòng)裝置，3.支撐座，4.激振器，5.底座，6.右前立柱，7.框架，7-1.框架頂板，7-2.框架右立板，7-3.框架底板，7-4.框架左立板，7-5.1號(hào)底板凸起，7-6.2號(hào)底板凸起，7-7.3號(hào)底板凸起，7-8.4號(hào)底板凸起，8.右下連桿，9.右下連接塊，10.右下滑塊，11.底面導(dǎo)軌，11-1.1號(hào)底面導(dǎo)軌，11-2.2號(hào)底面導(dǎo)軌，11-3.3號(hào)底面導(dǎo)軌，12.下壓緊塊，13.舌形板，14.上壓緊塊，15.左下彈簧，16.左下連桿，17.左上連桿，18.右上連桿，19.左前立柱，20.左后立柱，21.右后立柱，22.左上彈簧，23.右上彈簧，24.右下彈簧，25.頂面導(dǎo)軌，26.左下滑塊，27.左下連接塊，28.左上滑塊，29.左上連接塊，30.右上滑塊，31右上連接塊，32.1號(hào)右下彈簧座，33.2號(hào)右下彈簧座，34.2號(hào)左下彈簧座，35.1號(hào)左下彈簧座，36.1號(hào)左上彈簧座，37.2號(hào)左上彈簧座，38.1號(hào)右上彈簧座，39.2號(hào)右上彈簧座。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的描述：參閱圖1，本發(fā)明所述的振動(dòng)搖擺臺(tái)包括支撐平臺(tái)1、4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2、4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的支撐座3與3個(gè)結(jié)構(gòu)相同的激振器4。所述的支撐平臺(tái)1為八角形平板結(jié)構(gòu)件,此結(jié)構(gòu)有利于提高支撐平臺(tái)自身的固有頻率,支撐平臺(tái)1的4個(gè)側(cè)端面對(duì)稱地布置有四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的圓形盲孔,任意相鄰的兩個(gè)盲孔之間的夾角為90度，四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的圓形盲孔用于將舌形板13插入其中,并采用焊接方式將兩者連成為一個(gè)整體,支撐平臺(tái)1的頂端面上均布有若干個(gè)用于固定被試件的螺紋孔；支撐平臺(tái)1底端面上加工有3或4組均勻分布的螺紋孔，其用于安裝激振器4。所述的3個(gè)結(jié)構(gòu)相同的激振器4也可以采用4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的激振器4,3個(gè)或者4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的激振器4的結(jié)構(gòu)類型不限，可以采用伺服閥控制雙出桿液壓油缸結(jié)構(gòu)形式的液壓式激振器或者是伺服電機(jī)控制電動(dòng)缸形式的電動(dòng)式激振器，它們均勻地布置在支撐平臺(tái)1的下方，3個(gè)或者4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的激振器4的上、下端通過(guò)球鉸或者虎克鉸分別與支撐平臺(tái)1的底面和底座5轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述的4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2均勻地對(duì)稱地布置在支撐平臺(tái)1的四周，任何相鄰2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置之間的夾角為90度，任何相對(duì)的2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置之間相互平行，4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置分別通過(guò)舌形板13與振動(dòng)臺(tái)臺(tái)體1側(cè)端面相連接，舌形板13與支撐平臺(tái)1的連接為嵌入到支撐平臺(tái)1內(nèi)部并采用焊接方式連接在一起，或通過(guò)螺栓固定在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)體1側(cè)端面上。非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的底端通過(guò)螺栓安裝在支撐座3上，支撐座3又與底座5通過(guò)螺栓連接。參閱圖2，為避免振動(dòng)搖擺臺(tái)在工作過(guò)程中支撐平臺(tái)1與非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2間發(fā)生干涉，位于支撐平臺(tái)1右側(cè)的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2的左端面與支撐平臺(tái)1右端面之間距離應(yīng)不小于其中L1為圖2中所示支撐平臺(tái)1右側(cè)端面至繞舌形板旋轉(zhuǎn)的中心之間的距離，L2為支撐平臺(tái)1上下端面之間距離的二分之一。其它三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置與所面對(duì)的支撐平臺(tái)1側(cè)端面的間距與上面所述間距相同。參閱圖3至圖5，本發(fā)明所述非線性彈性輔助振動(dòng)裝置包括框架7、底面導(dǎo)軌11、頂面導(dǎo)軌25、下壓緊塊12、舌形板13、上壓緊塊14、彈簧、連桿、滑塊、連接塊與立柱。其中：彈簧包括左下彈簧15、左上彈簧22、右上彈簧23、右下彈簧24；連桿包括右下連桿8、左下連桿16、左上連桿17與右上連桿18；滑塊包括右下滑塊10、左下滑塊26、左上滑塊28與右上滑塊30；連接塊包括右下連接塊9、左下連接塊27、左上連接塊29與右上連接塊31；立柱包括右前立柱6、左前立柱19、左后立柱20與右后立柱21。參閱圖3、圖19-1至圖19-3，本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置中的底面導(dǎo)軌11和頂面導(dǎo)軌25結(jié)構(gòu)相同，底面導(dǎo)軌11和頂面導(dǎo)軌25為等橫截面的直桿類結(jié)構(gòu)件，其橫截面形狀可為圖19-1至圖19-3中所示三種結(jié)構(gòu)形式的底面導(dǎo)軌11(1號(hào)底面導(dǎo)軌11-1、2號(hào)底面導(dǎo)軌11-2與3號(hào)底面導(dǎo)軌11-3.)，圖19-1至圖19-3中所示結(jié)構(gòu)形狀的底面導(dǎo)軌11和頂面導(dǎo)軌25的底面通過(guò)螺栓分別與框架底板7-3和框架頂板7-1固定連接。參閱圖3，本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置中的右下滑塊10、左下滑塊26、左上滑塊28和右上滑塊30結(jié)構(gòu)相同，均為長(zhǎng)方體形結(jié)構(gòu)件，在右下滑塊10、左下滑塊26、左上滑塊28和右上滑塊30一端沿軸向設(shè)置有與底面導(dǎo)軌11和頂面導(dǎo)軌25相配裝的橫截面形狀可為圖19-1至圖19-3中所示的近似矩形、燕尾形或圓形的凹槽。參閱圖6，本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置中的框架7由框架頂板7-1、框架底板7-3、框架左立板7-4與框架右立板7-2組成。其中：所述的框架左立板7-4與框架右立板7-2結(jié)構(gòu)相同，皆為等矩形橫截面的板類結(jié)構(gòu)件；框架頂板7-1與框架底板7-3結(jié)構(gòu)相同，皆為等矩形橫截面的板類結(jié)構(gòu)件；框架頂板7-1、框架底板7-3、框架左立板7-4與框架右立板7-2的前后寬度相等，框架頂板7-1、框架底板7-3、框架左立板7-4與框架右立板7-2的厚度相等，它們之間通過(guò)螺栓或者焊接方式連接成矩形框架。所述的框架底板7-3內(nèi)表面的中間位置設(shè)置有2排共四個(gè)矩形的底板凸起即1號(hào)底板凸起7-5、2號(hào)底板凸起7-6、3號(hào)底板凸起7-7與4號(hào)底板凸起7-8，四個(gè)矩形的底板凸起的形狀、大小相同，四個(gè)底面凸起上分別設(shè)置有用于立柱安裝固定的螺栓通孔，四個(gè)矩形的底板凸起的對(duì)稱中心連線是一矩形,即1號(hào)底板凸起7-5、2號(hào)底板凸起7-6、3號(hào)底板凸起7-7和4號(hào)底板凸起7-8分布在框架底板7-3內(nèi)表面中間位置一個(gè)矩形的四角處，3號(hào)底板凸起7-7與4號(hào)底板凸起7-8的一長(zhǎng)端面和框架底板7-3的一(后)長(zhǎng)端面共面，1號(hào)底板凸起7-5與2號(hào)底板凸起7-6的一長(zhǎng)端面和框架底板7-3的另一(前)長(zhǎng)端面共面；四個(gè)矩形的底板凸起(即1號(hào)底板凸起7-5、2號(hào)底板凸起7-6、3號(hào)底板凸起7-7與4號(hào)底板凸起7-8)的高度設(shè)置為5～10mm；四個(gè)矩形的底板凸起(即1號(hào)底板凸起7-5、2號(hào)底板凸起7-6、3號(hào)底板凸起7-7與4號(hào)底板凸起7-8)上分別設(shè)置一組(4個(gè))結(jié)構(gòu)相同的螺栓通孔，每一組螺栓通孔與立柱端部所設(shè)置的一組螺紋孔對(duì)正，1號(hào)底板凸起7-5、2號(hào)底板凸起7-6和3號(hào)底板凸起7-7、4號(hào)底板凸起7-8之間的框架底板7-3上均勻地布置有安裝底面導(dǎo)軌11的螺紋孔?？蚣茼敯?-1內(nèi)表面的與框架底板7-3相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有四個(gè)頂板凸起，四個(gè)頂板凸起的形狀、大小與框架底板7-3上的四個(gè)底板凸起相同，四個(gè)頂板凸起的位置關(guān)系與框架底板7-3上的四個(gè)底板凸起對(duì)應(yīng)相等，四個(gè)頂板凸起上也分別設(shè)置一組(4個(gè))結(jié)構(gòu)相同的螺栓通孔，每一組螺栓通孔與立柱端部所設(shè)置的一組螺紋孔對(duì)正。參閱圖7，本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2中的右前立柱6、左前立柱19、左后立柱20與右后立柱21結(jié)構(gòu)相同，皆為正方形等截面的桿類結(jié)構(gòu)件。右前立柱6、左前立柱19、左后立柱20與右后立柱21的兩端分別設(shè)置一組(4個(gè))結(jié)構(gòu)相同的螺紋盲孔，每一組螺紋盲孔和框架頂板7-1與框架底板7-3的頂板凸起與底板凸起上的一組螺紋孔對(duì)正，右前立柱6、左前立柱19、左后立柱20、右后立柱21相互平行地安裝在框架7內(nèi)，作為下壓緊塊12、上壓緊塊14與舌形板13的限位和導(dǎo)向裝置，其要經(jīng)過(guò)特殊的工藝處理，保證耐磨性。參閱圖8至圖9，本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2中的上壓緊塊14與下壓緊塊12結(jié)構(gòu)相同，下壓緊塊12與上壓緊塊14為長(zhǎng)方體形空心結(jié)構(gòu)件，下壓緊塊12與上壓緊塊14四角處設(shè)置有直角導(dǎo)向通槽，上壓緊塊14的頂端的中心處設(shè)置有底面為圓柱面的凹槽，凹槽的前后槽壁上設(shè)置有用以安裝連接銷軸的上圓通孔即上前圓通孔與上后圓通孔，上前圓通孔與上后圓通孔的回轉(zhuǎn)軸線共線；上壓緊塊14的底面設(shè)置成圓弧面，圓弧面的曲率半徑與舌形板13的上下圓弧曲面曲率半徑大小相同。下壓緊塊12的底端的中心處設(shè)置有底面為圓柱面的凹槽，凹槽的前后槽壁上設(shè)置有用以安裝連接銷軸的下圓通孔即下前圓通孔與下后圓通孔，下前圓通孔與下后圓通孔的回轉(zhuǎn)軸線共線；下壓緊塊12的頂端面設(shè)置成圓弧面，圓弧面的曲率半徑與舌形板13的上下圓弧曲面曲率半徑大小相同。參閱圖10，本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2中的右下連接塊9、右上連接塊31、左下連接塊27與左上連接塊29為結(jié)構(gòu)相同的正方體形結(jié)構(gòu)件，右下連接塊9、右上連接塊31、左下連接塊27與左上連接塊29上設(shè)置有兩側(cè)開(kāi)口的正方形凹槽，在凹槽的前后槽壁上設(shè)置有用以安裝連接銷軸的圓通孔，槽底上設(shè)置有四個(gè)連接孔，用以和右下滑塊10、右上滑塊30、左下滑塊26與左上滑塊28進(jìn)行螺栓連接，凹槽的另一槽壁上設(shè)置有一個(gè)連接孔，用以和1號(hào)右下彈簧座32、1號(hào)右上彈簧座38、1號(hào)左下彈簧座35與1號(hào)左上彈簧座36進(jìn)行螺栓連接。參閱圖11和圖12，本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2中的左上連桿17與右上連桿18為矩形橫截面的桿類結(jié)構(gòu)件。右上連桿18的兩端分別設(shè)置有一圓通孔，兩圓通孔的回轉(zhuǎn)軸線相互平行，兩圓通孔外側(cè)的連桿端設(shè)置成圓柱面，便于與上壓緊塊14連接使用；左上連桿17的左端結(jié)構(gòu)與右上連桿18結(jié)構(gòu)相同，左上連桿17的右端設(shè)置成叉形結(jié)構(gòu)，兩個(gè)叉壁相互平行，兩個(gè)叉壁之間的距離與右上連桿18厚度相等，兩個(gè)相互平行的叉壁上分別設(shè)置一個(gè)叉壁通孔，兩個(gè)叉壁通孔的回轉(zhuǎn)軸線共線，左上連桿17的左端設(shè)置一左通孔，左通孔的回轉(zhuǎn)軸線與兩個(gè)叉壁通孔的回轉(zhuǎn)軸線平行。右上連桿18的一端放入左上連桿17一端的兩個(gè)叉壁之間配合使用，左上連桿17與右上連桿18的左右安裝位置可以互換，共同通過(guò)銷軸連接在上壓緊塊14的凹槽內(nèi)；左下連桿16與右下連桿8和左上連桿17與右上連桿18的結(jié)構(gòu)相同，左下連桿16與右下連桿8的左右安裝位置可以互換。參閱圖13，本發(fā)明所述的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2中的舌形板13左端部分設(shè)置為圓柱體結(jié)構(gòu)，其裝入支撐平臺(tái)1的四個(gè)端面圓孔中，與支撐平臺(tái)1焊接固定在一起。右端部分設(shè)置成上表面與下表面為1號(hào)圓弧面，上表面與下表面的1號(hào)圓弧面曲率半徑大小相同,上表面與下表面的1號(hào)圓弧面曲率半徑和上壓緊塊14的底面與下壓緊塊12的頂端面的曲率半徑相等；前后表面為2號(hào)圓弧面，2號(hào)圓弧面的曲率半徑為前后表面外切平面之間距離的二分之一，舌形板13的右端部分是由四段圓弧面組成的扁圓柱體。所述的右前立柱6、左前立柱19、左后立柱20與右后立柱21通過(guò)螺栓前后對(duì)稱地固定在框架7的框架頂板7-1與框架底板7-3之間的中間處；頂面導(dǎo)軌25與底面導(dǎo)軌11通過(guò)螺栓分別固定在框架7的框架頂板7-1與框架底板7-3的內(nèi)表面中間位置，頂面導(dǎo)軌25與底面導(dǎo)軌11位于右前立柱6、左前立柱19與左后立柱20、右后立柱21頂端與底端之間的框架頂板7-1與框架底板7-3上，頂面導(dǎo)軌25上均勻地安裝有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的左上滑塊28與右上滑塊30，底面導(dǎo)軌11上均勻地安裝有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的滑塊右下滑塊10與左下滑塊26；左上彈簧22水平地安裝在框架7的左上角處，左上彈簧22一(左)端固定在2號(hào)左上彈簧座37上，2號(hào)左上彈簧座37通過(guò)螺栓固定在框架7的框架左立板7-4的右端面上，左上彈簧22的另一(右)端固定在1號(hào)左上彈簧座36上，1號(hào)左上彈簧座36通過(guò)螺栓與左上連接塊29左端面固定連接；左上連接塊29頂端面通過(guò)螺栓與左上滑塊28的底面固定連接；上壓緊塊14上方的左上連桿17與右上連桿18結(jié)構(gòu)彼此不同，右上連桿18的一(下)端放入左上連桿17下端的兩個(gè)叉壁之間相配合，左上連桿17與右上連桿18的下端在上壓緊塊14的凹槽內(nèi)采用一根銷軸鉸接在一起，在左上連桿17與右上連桿18的上端連接孔處分別通過(guò)小銷軸和左上連接塊29與右上連接塊31鉸接；舌形板13安裝在上壓緊塊14與下壓緊塊12之間，下壓緊塊12下方的右下連桿8與左下連桿16結(jié)構(gòu)及連接方式和上壓緊塊14上方的左上連桿17與右上連桿18相同；下壓緊塊12與上壓緊塊14結(jié)構(gòu)相同，下壓緊塊12與上壓緊塊14的四角處設(shè)置有四個(gè)導(dǎo)向角，四個(gè)導(dǎo)向角分別和右前立柱6、左前立柱19、左后立柱20與右后立柱21配裝而形成滑動(dòng)副，下壓緊塊12的頂端面與上壓緊塊14的底面即圓弧面與舌形板13的上、下表面即1號(hào)圓弧面接觸連接；舌形板13的前、后表面為2號(hào)圓弧面，舌形板13在工作過(guò)程中通過(guò)下壓緊塊12與上壓緊塊14緊靠在右前立柱6、左前立柱19、左后立柱20與右后立柱21的內(nèi)側(cè)立柱面上。參閱圖1，本發(fā)明所述的振動(dòng)搖擺臺(tái)中的4個(gè)結(jié)構(gòu)相同的支撐座3主要由頂板、底板、中間立板和加強(qiáng)筋板焊接組成，其中支撐座3的頂板加工有均勻分布的通孔結(jié)構(gòu)，通過(guò)螺栓與四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2固定連接，支撐座3的底板加工有均勻分布的螺栓通孔，通過(guò)螺栓與底座5固定連接。參閱圖1，本發(fā)明所述的振動(dòng)搖擺臺(tái)中的底座5為鋼板結(jié)構(gòu)或鋼板焊接結(jié)構(gòu)，其頂面加工有螺紋孔，用以連接四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的支撐座3和3/4個(gè)激振器4，底面固定在地基上。所述的一種包含非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的振動(dòng)搖擺臺(tái)的工作原理：參閱圖1，支撐平臺(tái)1底部的三個(gè)或者四個(gè)激振器4單獨(dú)或者組合運(yùn)動(dòng)，激勵(lì)支撐平臺(tái)1產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，其中左右兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2，限制支撐平臺(tái)1沿Y軸方向的移動(dòng)自由度和繞Z軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；前后兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2，限制支撐平臺(tái)1沿X軸方向的移動(dòng)自由度和繞Z軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2組合作用到支撐平臺(tái)1上，可以限制支撐平臺(tái)1沿X軸和Y軸方向的移動(dòng)自由度和繞Z軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，抑制支撐平臺(tái)1在振動(dòng)過(guò)程中的橫向牽連運(yùn)動(dòng)，使支撐平臺(tái)1只產(chǎn)生繞X軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)、繞Y軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和沿Z軸方向的平動(dòng)。參閱圖3和圖4，支撐平臺(tái)1在激振過(guò)程中，帶動(dòng)舌形板13上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)舌形板13由中間位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其推動(dòng)上壓緊塊14豎直向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)左上連桿17與右上連桿18和左上連接塊29與右上連接塊31將力傳遞到左上彈簧22與右上彈簧23上，隨著舌形板13位移量的增加，推動(dòng)舌形板13運(yùn)動(dòng)所需的力呈現(xiàn)非線性變化。當(dāng)舌形板13由中間位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其推動(dòng)下壓緊塊12豎直向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)左下連桿16與右下連桿8和左下連接塊27與右下連接塊9將力傳遞到右下彈簧24與左下彈簧15上，隨著舌形板13位移量的增加，推動(dòng)舌形板13運(yùn)動(dòng)所需的力呈現(xiàn)非線性變化。通過(guò)設(shè)計(jì)彈簧預(yù)緊力Ft0的大小、彈簧剛度k的大小、連桿的長(zhǎng)度L、連桿軸線與水平面初始夾角θ0等參數(shù)，可以達(dá)到目標(biāo)所需要的機(jī)構(gòu)非線性要求。理論分析：非線性彈性輔助振動(dòng)裝置的整體剛度計(jì)算公式推導(dǎo)過(guò)程如下。參閱圖14，初始狀態(tài)，彈簧預(yù)緊力為Ft0，舌形板預(yù)壓力為F0＝tanθ0×Ft0，舌形板13向上移動(dòng)x距離后，彈簧壓縮量為y＝(cosθx-cosθ0)×L，連接塊承受水平向彈簧推力Ftx＝Ft0+k×y，sinθx＝sinθ0-x/L，舌形板13承受上壓緊塊14/下壓緊塊12推力Fx＝tanθx×Ftx式中：k為螺旋彈簧剛度，θ0為初始狀態(tài)，連桿軸線與水平面夾角，θx為舌形板上升x距離后，連桿軸線與水平面夾角，L為連桿長(zhǎng)度。由以上各式可得，F(xiàn)x與x的關(guān)系為Fx=tanθx×(Ft0+k×y)=tanθx×(Ft0+k×(cosθx-cosθ0)×L)=sinθ0-x/L1-(sinθ0-x/L)2×(Ft0+k×(1-(sinθ0-x/L)2-cosθ0)×L).]]>實(shí)施例：參閱圖15，假設(shè)k＝15N/mm，L＝300mm，θ0＝45°，F(xiàn)t0＝0N，則通過(guò)仿真分析得到，圖中所示施加于舌形板13上的上壓緊塊14/下壓緊塊12推力隨舌形板位移的變化關(guān)系曲線。圖16所示非線性彈性輔助振動(dòng)裝置剛度隨舌形板位移的變化關(guān)系曲線。圖17為假設(shè)作用到非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2上的設(shè)備整體質(zhì)量為80kg時(shí)，含有非線性彈性輔助振動(dòng)裝置2的振動(dòng)搖擺臺(tái)固有頻率隨位移的變化曲線。由圖可知，當(dāng)支撐臺(tái)體1在大位移幅值振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)搖擺臺(tái)固有頻率較低，支撐臺(tái)體1在小位移幅值振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)搖擺臺(tái)固有頻率較高。將振動(dòng)搖擺臺(tái)固有頻率隨位移變化曲線、振動(dòng)搖擺臺(tái)恒速度(v＝0.75m/s)幅值掃頻振動(dòng)和恒加速度幅值(a＝9.8m/s2)掃頻振動(dòng)時(shí)，頻率變化與振動(dòng)位移幅值的關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，得到如圖18所示曲線。由該曲線知，在給定條件下，0-6Hz頻率范圍內(nèi)振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)搖擺臺(tái)會(huì)發(fā)生不同程度的共振現(xiàn)象。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3