專利名稱：一種基于混聯(lián)機構(gòu)的五維隔振平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種置于動態(tài)載體上的設(shè)備的五維隔振裝置。
背景技術(shù)：
由于動態(tài)載體運動狀態(tài)的復(fù)雜多變性，置于動態(tài)載體上的設(shè)備在其工作壽命中經(jīng)常處于惡劣的動力學(xué)環(huán)境中，因此保證設(shè)備能夠不被破壞及正常工作是設(shè)備載體化過程中必須要解決的問題。由于動態(tài)載體上的設(shè)備的振動多為多維振動，已經(jīng)發(fā)展很成熟的單維隔振理論并不能直接應(yīng)用。通常的做法是通過特殊材料利用柔性材料的多維變形在一定程度上實施多維隔振或者通過單維隔振系統(tǒng)的組合達到多維隔振的 目的。但是特殊材料一般容易老化，性能不夠穩(wěn)定，而通過單維隔振系統(tǒng)實現(xiàn)多維隔振的方法往往使系統(tǒng)非常復(fù)雜。所以動態(tài)載體設(shè)備的多維隔振問題仍舊需要尋找更好的方式。近年來并聯(lián)機構(gòu)的發(fā)展恰好為多維隔振系統(tǒng)的研制提供了一種很好的途徑。除了可以提供多維運動外，并聯(lián)機構(gòu)還具有結(jié)構(gòu)剛度大、響應(yīng)速度快等獨特性，但同時也具有運動耦合性強、工作空間小、容易產(chǎn)生奇異等固有缺陷。因此針對設(shè)備的五維振動，我們根據(jù)串并聯(lián)機構(gòu)的特點，采用混聯(lián)機構(gòu)作為隔振系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)，在保證機構(gòu)優(yōu)點的情況下實現(xiàn)平移與轉(zhuǎn)動的解耦，使動載設(shè)備的五維振動性能得到很大的改善。

發(fā)明內(nèi)容
針對安裝于動態(tài)載體上的設(shè)備的五維振動問題，為了保證設(shè)備能夠正常的工作，本發(fā)明提供了一種基于五自由度混聯(lián)機構(gòu)的隔振平臺。隔振平臺包括設(shè)備安裝平臺1，中間平臺2，載體連接平臺5以及連接平臺的六個包含了隔振子系統(tǒng)的支鏈和ー個中央約束支鏈。支鏈中每個隔振子系統(tǒng)均由ー個線性彈簧3和一個磁流變阻尼器4并聯(lián)組成。使用時，可以將本發(fā)明所述平臺安裝于載體與設(shè)備之間，可以經(jīng)濟、可靠地改善動態(tài)載體上設(shè)備的動力學(xué)環(huán)境。一般情況下，載體振動由環(huán)境和發(fā)動機轉(zhuǎn)動等原因共同引起，因此動態(tài)載體的振動具有比較寬的頻帶，從而使設(shè)備同時具有低頻大幅振動和高頻振動。但通過安裝本發(fā)明所述的隔振平臺后，弾性元件可以阻斷高頻段振動能量的傳遞，使高頻振動充分衰減；同時阻尼元件可以有效地吸收振動能量，使低頻、大幅振動得到抑制。因此，本發(fā)明所述的隔振平臺在較寬的頻帶內(nèi)都可以起到隔振的作用，使安裝于動態(tài)載體上的設(shè)備的工作環(huán)境得到明顯的改善。


圖I為本發(fā)明具體實施方式
一所述由剛性鉸鏈連接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明具體實施方案一所述由柔性鉸鏈連接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明具體實施方式
三所述由剛性鉸鏈連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一本實施方式涉及ー種安裝于動態(tài)載體上的設(shè)備的五維隔振平臺，它包括設(shè)備安裝平臺I、中間平臺2、載體連接平臺5、六個包含了隔振子系統(tǒng)的支鏈和ー個中央約束支鏈組成。每個隔振子系統(tǒng)由ー個線性彈簧3和一個磁流變阻尼器4并聯(lián)組成。本發(fā)明所述的中間平臺2和載體連接平臺5之間通過三個具有相同結(jié)構(gòu)的包含了隔振子系統(tǒng)的支鏈相連。每個支鏈通過一個圓柱副與中間平臺2相連，通過ー個旋轉(zhuǎn)副與載體連接平臺5相連，而隔振子系統(tǒng)作為一個平移副使用，因此中間平臺2相對于載體連接平臺5具有三個平移自由度。設(shè)備安裝平臺I和中間平臺2之間通過三個結(jié)構(gòu)相同的包含了隔振子系統(tǒng)的支鏈和ー個中央約束支鏈相連。每個隔振子系統(tǒng)通過一個球副與設(shè)備安裝平臺I相連，通過ー個萬向鉸與中間平臺2相連，隔振子系統(tǒng)同樣作為平移副使用，而中央約束支鏈僅僅通過ー個萬向鉸將兩個平臺相連，因此設(shè)備安裝平臺I相對于中間平臺2具有兩個轉(zhuǎn)動自由度。而且，系統(tǒng)中所有運動副均可同時由具有相同自由度的柔性鉸代替。所以，本發(fā)明所述隔振平臺可以在空間五個方向上實施隔振，且平移與轉(zhuǎn)動解耦。
具體實施方式
ニ 本實施方式與具體實施方式
一的不同之處在于，在連接中間平臺2與載體連接平臺5的是三個支鏈中，隔振子系統(tǒng)通過一個萬向鉸或柔性鉸與中間平臺2相連，而通過ー個圓柱副或柔性鉸與載體連接平臺5相連，每個支鏈提供一個約束力偶，因此中間平臺2相對于載體連接平臺5具有三個平移自由度。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
ニ的不同之處在于，在連接中間平臺2與載體連接平臺5的三個支鏈中，隔振子系統(tǒng)通過一個旋轉(zhuǎn)副或柔性鉸與中間平臺2相連，每個支鏈對中間平臺2提供兩個カ偶約束，因此中間平臺2對載體連接平臺5仍具有ニ個平移自由度。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一的不同在于，在連接中間平臺2與載體連接平臺5的三個支鏈中，隔振子系統(tǒng)通過一個平移副或柔性鉸與載體連接平臺5相連，而隔振子系統(tǒng)本身作為圓柱副使用，每個支鏈仍舊對中間平臺2提供一個約束力偶，因此中間平臺2相對于載體連接平臺5具有三個平移自由度。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一的不同之處在于，在連接設(shè)備安裝平臺I和中間平臺2的包含了隔振子系統(tǒng)的支鏈中，隔振子系統(tǒng)通過一個球副或柔性鉸與設(shè)備安裝平臺相連，而通過ー個旋轉(zhuǎn)副或柔性鉸與中間平臺2相連，而隔陣子系統(tǒng)作為圓柱副使用，每個支鏈具有六個自由度。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
五的不同之處在于，在連接設(shè)備安裝平臺I和中間平臺2的包含了隔振子系統(tǒng)的支鏈中，隔振子系統(tǒng)通過一個萬向鉸或柔性鉸與設(shè)備安裝平臺I相連，同時也通過ー個萬向鉸或柔性鉸與中間平臺2相連，隔振子系統(tǒng)仍舊作為圓柱副使用，每個支鏈具有六個自由度。
權(quán)利要求
1.一種基于混聯(lián)機構(gòu)的五維隔振平臺，包括相互連接的設(shè)備安裝平臺(I)、中間平臺(2)、載體連接(5)平臺以及支鏈中的隔振子系統(tǒng)，其特征在于所述中間平臺(2)通過三個結(jié)構(gòu)相同的包含隔振子系統(tǒng)的支鏈與載體連接平臺相連，同時通過三個結(jié)構(gòu)相同的包含隔振子系統(tǒng)的支鏈和ー個不包含隔振子系統(tǒng)的中間支鏈與設(shè)備安裝平臺相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空間五自由度隔振平臺，其特征在于所有支鏈的隔振子系統(tǒng)由ー個線性彈簧(3)和一個磁流變阻尼器(4)并聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空間五自由度隔振平臺，其特征在于每個含有隔振子系統(tǒng)的支鏈兩端分別通過旋轉(zhuǎn)副、萬向鉸、螺旋副、球副或者相同自由度的柔性鉸與其兩端的平臺相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空間五自由度隔振平臺，其特征在于不包含隔振子系統(tǒng)的中間支鏈通過ー個萬向鉸或者相同自由度的柔性鉸與設(shè)備安裝平臺(I)相連，且其與中間 平臺(2)為一體結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空間五自由度隔振平臺，其特征在于隔振主體混聯(lián)機構(gòu)由兩個并聯(lián)機構(gòu)串聯(lián)而成，且自由度解耦，其下層機構(gòu)具有三個平移自由度，而其上層機構(gòu)具有兩個繞水平軸線的轉(zhuǎn)動自由度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的上層機構(gòu)，其特征在于機構(gòu)為冗余機構(gòu)，其具有三個運動支鏈和兩個轉(zhuǎn)動自由度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于安裝在動態(tài)載體上的設(shè)備的五維隔振裝置。針對動態(tài)載體上的設(shè)備的五維振動問題，本發(fā)明通過在設(shè)備安裝平臺和載體連接平臺之間安裝一套基于混聯(lián)機構(gòu)的隔振平臺實現(xiàn)五維隔振。本發(fā)明所述隔振平臺由設(shè)備安裝平臺(1)、中間平臺(2)、載體連接平臺(5)、六個包含隔振子系統(tǒng)的支鏈以及一個不含隔振子系統(tǒng)的約束支鏈組成，可以實現(xiàn)空間三移動兩轉(zhuǎn)動方向的振動隔離。支鏈中的隔振子系統(tǒng)由一個線性彈簧(3)和一個磁流變阻尼器(4)并聯(lián)組成，通過改變磁流變阻尼器的阻尼系數(shù)實現(xiàn)整個平臺的控制。而且由于混聯(lián)機構(gòu)的移動與轉(zhuǎn)動完全解耦，系統(tǒng)的控制相對簡單。實驗證明，使用本發(fā)明所述隔振平臺可以使載體傳遞到設(shè)備的振動信號明顯減弱，因此所述隔振平臺可以有效、可靠地改善安裝于動態(tài)載體的設(shè)備的動力學(xué)環(huán)境。
文檔編號F16F15/03GK102865328SQ20121032416
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者李兵, 趙偉, 楊曉鈞 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院