沈国栋， 何芝仙， 时培成

(安徽工程大学 建筑工程学院，安徽 芜湖 241000)

1 具有位移放大功能的耗能减震器

1.1 耗能减震器的位移放大原理

采用一个偏置曲柄滑块机构驱动作定轴转动的杠杆将滑块的往复微小移动放大成摩擦片的大圆弧滑动，如图1所示，主要由往复微小移动滑块B、连杆AB、曲柄O1A以及与曲柄同轴的扇形构件O1CD构成，曲柄O1A与扇形构件O1CD为同一构件，即绕O1转动的杠杆，长臂为R短臂为r，圆弧形摩擦片安装在扇形构件的圆弧CD处。为了获得良好的受力，选择偏置曲柄滑块机构的偏距等于曲柄长度r。建立XO1Y坐标系，通过几何关系分析可得滑块位移与曲柄转角之间的关系如式(1)、(2)所示，以曲柄O1A与y轴重合时为曲柄转角的起始角，对应位置的连杆AB与曲柄O1A垂直。

图1 耗能减震器位移放大原理图Fig.1 Schematic diagram of displacement amplification ofenergy dissipation shock absorber

(1)

Δ=XB-L

(2)

式中:XB为滑块的位置即X轴的坐标;Δ为减震器的轴向位移；L为连杆长度；r为曲柄长度；φ为曲柄与y轴的夹角。

中心弧位移与曲柄转动角度的关系

S=Rφ

(3)

式中，R为摩擦片半圆弧的平均半径。

(4)

从式(4)中可以看出，位移放大倍数与曲柄长度r、摩擦片圆弧平均半径R、连杆长度L相关。取r=50 mm，R=300 mm,L=300 mm，可得此款耗能减震器的位移放大倍数曲线如图2所示，可见减震器位移放大倍数在6倍以上。

图2 新型减震器位移放大系数曲线Fig.2 Displacement amplification coefficient curve of thenew shock absorber

1.2 耗能减震器结构

为了将图1所示的具有位移放大功能的耗能减震器工作原理付之实现，提出的耗能减震器的结构如图3所示。采用一个滑块6驱动上下对称的两个曲柄连杆机构以及对应的扇形转盘11的结构设计方案，这样不仅将2个曲柄的径向力完全抵消，使得减震器总体受力良好，还使得摩擦片数量增加了1倍。……