專利名稱:一種柔性高精度空間減振臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及多維減振、多維隔振系統(tǒng)制造領(lǐng)域,具體的講是一種柔性高精度空間減振臺(tái)。
背景技術(shù):
現(xiàn)在工程結(jié)構(gòu)大都為復(fù)雜的多自由度系統(tǒng),且多為寬頻帶激勵(lì),因而多維振動(dòng)普 遍存在于各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的多維減振裝置通常采用多層單自由度裝置進(jìn)行減振,例如專利 號(hào)為99123143. 0,名稱為“救護(hù)車用防振架”的專利,是通過(guò)三層結(jié)構(gòu)分別對(duì)防振架的上下、 左右、前后方向?qū)嵤p振,但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,減振不可靠。由于并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精確度高以及可實(shí)現(xiàn)多方向運(yùn)動(dòng)等特點(diǎn),逐步在多 維減振領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。多維減振結(jié)構(gòu)采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為減振主體機(jī)構(gòu),采用彈性阻尼 系統(tǒng)作為減振執(zhí)行器,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng),取得了滿意的效果,但由于并聯(lián)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)非常 多,無(wú)法避免的加工誤差導(dǎo)致各個(gè)關(guān)節(jié)均存在或大或小的間隙,這些間隙的存在使減振臺(tái) 在高頻運(yùn)動(dòng)情況下出現(xiàn)較嚴(yán)重的殘余振動(dòng),嚴(yán)重影響了減振臺(tái)的減振性能,甚至增加了個(gè) 別方向的振動(dòng)幅度,關(guān)節(jié)中存在的摩擦力也了降低減振精度,而且,機(jī)構(gòu)中的剛性桿不易變 形,無(wú)法吸收來(lái)自動(dòng)平臺(tái)的振動(dòng)能量,影響了減振臺(tái)的減振效果。因此,工程中急需一種既 可以實(shí)現(xiàn)多維減振,又具有較高精度的減振設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基本思路是保持原有并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),用柔性運(yùn)動(dòng)副替代原來(lái)的剛 性運(yùn)動(dòng)副,用柔性桿替代原來(lái)的剛性桿件,這樣既可以保持減振臺(tái)所需的減振維數(shù),又可以 消除剛性關(guān)節(jié)中存在的間隙和摩擦力;為了減振臺(tái)能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)減振的功能,采用了小型磁 流變阻尼器件作為減振器的驅(qū)動(dòng)源。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是由三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的柔性支鏈、靜平臺(tái)和上動(dòng)平臺(tái)組 成的三平移柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)。柔性支鏈為平行四邊形柔性機(jī)構(gòu),由第一根連桿、第二根連桿、 第三根連桿、第四根連桿分別通過(guò)四個(gè)單軸柔性鉸鏈相連構(gòu)成;第三根連桿通過(guò)一對(duì)同軸 線的單軸柔性鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)相連;第一構(gòu)件與第一根連桿通過(guò)一對(duì)同軸線的單軸柔性鉸鏈 相連,第二構(gòu)件的兩端分別與第一構(gòu)件與第三構(gòu)件固連,第三構(gòu)件通過(guò)一對(duì)同軸線的單軸 柔性鉸鏈與靜平臺(tái)相連;小型磁流變阻尼器安裝于第二構(gòu)件和靜平臺(tái)之間,小型磁流變阻 尼器一端安裝在第二構(gòu)件的中點(diǎn),另一端固定在下靜平臺(tái)上,并使磁流變阻尼器與第二構(gòu) 件的初始位置保持垂直。該機(jī)構(gòu)的下平臺(tái)固定于振源上,上平臺(tái)則可安置精密儀器,使儀器 能減小或消除振源產(chǎn)生的多維振動(dòng)。該裝置的突出特點(diǎn)是消除了殘余振動(dòng),能實(shí)現(xiàn)高精度場(chǎng)合下的主動(dòng)減振或隔振, 且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、能滿足多種不同維數(shù)的減振需求、易實(shí)現(xiàn)系列化。本發(fā)明的有益效果是(1)柔性運(yùn)動(dòng)副代替?zhèn)鹘y(tǒng)剛性運(yùn)動(dòng)副,柔性運(yùn)動(dòng)副是一種靠材料的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的運(yùn)動(dòng)輸出的運(yùn)動(dòng)副,可整體制造,相比傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副具有無(wú)間隙、無(wú)摩擦等優(yōu)點(diǎn),從 而形成一種全柔性三平移并聯(lián)機(jī)構(gòu),將該機(jī)構(gòu)作為減振臺(tái)的主體機(jī)構(gòu),形成一種全新的三 自由度柔性減振臺(tái)。(2)可以實(shí)現(xiàn)三維減振,且主負(fù)荷方向采用可變阻尼的小型磁流變阻尼器,增強(qiáng)了 該裝置主動(dòng)減振的自適應(yīng)性;(3)可在短時(shí)間內(nèi)快速消除振動(dòng),較被動(dòng)減振裝置更快速、效率更高;(4)可應(yīng)用作精度要求較高的精密儀器的減振臺(tái),亦可應(yīng)用于隔振場(chǎng)合。
圖1為本發(fā)明的機(jī)構(gòu)原理2為本發(fā)明中支鏈結(jié)構(gòu)的示意中,1,動(dòng)平臺(tái);2,平行四邊形柔性機(jī)構(gòu);3,第二構(gòu)件;4,小型磁流變阻尼器;5, 靜平臺(tái);E,第一構(gòu)件;G,第一根連桿;H,第二根連桿;I,第三根連桿;J,第四根連桿。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的機(jī)構(gòu)原理圖,其主體是由結(jié)構(gòu)相同的三個(gè)柔性支鏈、靜平臺(tái)5和動(dòng) 平臺(tái)1組成,圖2是本發(fā)明實(shí)施的支鏈結(jié)構(gòu)示意圖,三條柔性支鏈位于下靜平臺(tái)5和上動(dòng)平 臺(tái)1之間,三條支鏈在靜平臺(tái)5上的投影為120°夾角均勻分布,柔性支鏈結(jié)構(gòu)如圖2所示, 第一根連桿G、第二根連桿H、第三根連桿I、第四根連桿J分別由四個(gè)單軸柔性鉸鏈相連構(gòu) 成平行四邊形柔性機(jī)構(gòu)2,第三根連桿I通過(guò)一對(duì)同軸線的單軸柔性鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)1相連, 第一構(gòu)件E與第一根連桿G也通過(guò)一對(duì)同軸線的單軸柔性鉸鏈相連,第二構(gòu)件3的兩端分 別與第一構(gòu)件E和第三構(gòu)件F固連,第三構(gòu)件F通過(guò)一對(duì)同軸線的單軸柔性鉸鏈與下靜平 臺(tái)5相連。平行四邊形柔性機(jī)構(gòu)2中的一組四個(gè)單軸柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)軸軸線相互平行;動(dòng)平 臺(tái)1與平行四邊形柔性機(jī)構(gòu)2之間的單軸柔性鉸鏈、平行四邊形柔性機(jī)構(gòu)2與第一構(gòu)件E 之間的單軸柔性鉸鏈、第三構(gòu)件F與下靜平臺(tái)5之間的單軸柔性鉸鏈,這一組三個(gè)單軸柔性 鉸鏈的轉(zhuǎn)軸軸線相互平行,上述兩組單軸柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)軸軸線相互垂直。根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 解耦性可知,當(dāng)?shù)诙?gòu)件3在驅(qū)動(dòng)源的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),則上動(dòng)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)三平移運(yùn)動(dòng)輸出。如圖1所示,將小型磁流變阻尼器4安裝于支鏈中的第二構(gòu)件3上,則相當(dāng)于給第二構(gòu)件3施加了一個(gè)阻止其運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。若將下靜平臺(tái)5置于振源上,根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的 逆運(yùn)動(dòng)原理,在三條支鏈的作用下,上動(dòng)平臺(tái)1可產(chǎn)生相對(duì)較小的運(yùn)動(dòng),并且可根據(jù)動(dòng)平臺(tái) 的運(yùn)動(dòng)情況,主動(dòng)調(diào)整小型磁流變阻尼器的驅(qū)動(dòng)力,使上動(dòng)平臺(tái)1盡快平穩(wěn),從而達(dá)到三維 減振的目的。
權(quán)利要求
一種柔性高精度空間減振臺(tái),其特征在于,由三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的柔性支鏈、靜平臺(tái)(5)和上動(dòng)平臺(tái)(1)組成;所述柔性支鏈位于下靜平臺(tái)(5)和上動(dòng)平臺(tái)(1)之間,柔性支鏈為平行四邊形柔性機(jī)構(gòu)(2),由第一根連桿(G)、第二根連桿(H)、第三根連桿(I)、第四根連桿(J)分別通過(guò)四個(gè)單軸柔性鉸鏈相連構(gòu)成;所述第三根連桿(I)通過(guò)一對(duì)同軸線的單軸柔性鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)(1)相連;所述第一構(gòu)件(E)與第一根連桿(G)通過(guò)一對(duì)同軸線的單軸柔性鉸鏈相連,所述第二構(gòu)件(3)的兩端分別與第一構(gòu)件(E)與第三構(gòu)件(F)固連,所述第三構(gòu)件(F)通過(guò)一對(duì)同軸線的單軸柔性鉸鏈與靜平臺(tái)(5)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性高精度空間減振臺(tái),其特征在于,還包括小型磁流 變阻尼器(4),所述小型磁流變阻尼器(4)安裝于第二構(gòu)件(3)和靜平臺(tái)(5)之間,小型磁 流變阻尼器(4) 一端安裝在第二構(gòu)件(3)的中點(diǎn),另一端固定在下靜平臺(tái)(5)上,小型磁流 變阻尼器(4)與第二構(gòu)件(3)的初始位置保持垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種柔性高精度空間減振臺(tái),其特征在于,所述平行四邊 形柔性機(jī)構(gòu)(2)中的一組四個(gè)單軸柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)軸軸線相互平行;所述動(dòng)平臺(tái)(1)與平行 四邊形柔性機(jī)構(gòu)(2)之間的單軸柔性鉸鏈、平行四邊形柔性機(jī)構(gòu)(2)與第一構(gòu)件(E)之間 的單軸柔性鉸鏈、第三構(gòu)件(F)與下靜平臺(tái)(5)之間的單軸柔性鉸鏈,這一組三個(gè)單軸柔性 鉸鏈的轉(zhuǎn)軸軸線相互平行,上述兩組單軸柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)軸軸線相互垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種柔性高精度空間減振臺(tái),其特征在于,所述三條支鏈 在靜平臺(tái)5上的投影為120°夾角均勻分布。
全文摘要
本發(fā)明為一種柔性高精度空間減振臺(tái),涉及多維減振、多維隔振系統(tǒng)制造領(lǐng)域。由三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的柔性支鏈、靜平臺(tái)(5)和上動(dòng)平臺(tái)(1)組成;所述柔性支鏈位于下靜平臺(tái)(5)和上動(dòng)平臺(tái)(1)之間,柔性支鏈為平行四邊形柔性機(jī)構(gòu)(2),由第一根連桿(G)、第二根連桿(H)、第三根連桿(I)、第四根連桿(J)分別通過(guò)四個(gè)單軸柔性鉸鏈相連構(gòu)成。本發(fā)明消除了殘余振動(dòng),能實(shí)現(xiàn)高精度場(chǎng)合下的主動(dòng)減振或隔振,且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、能滿足多種不同維數(shù)的減振需求。
文檔編號(hào)F16F9/53GK101813156SQ201010151988
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者孔德軍, 朱偉, 沈惠平, 胡愛(ài)萍 申請(qǐng)人:江蘇工業(yè)學(xué)院