CN101813156A - 一种柔性高精度空间减振台 - Google Patents

Abstract

本发明为一种柔性高精度空间减振台，涉及多维减振、多维隔振***制造领域。由三个结构相同的柔性支链、静平台(5)和上动平台(1)组成；所述柔性支链位于下静平台(5)和上动平台(1)之间，柔性支链为平行四边形柔性机构(2)，由第一根连杆(G)、第二根连杆(H)、第三根连杆(I)、第四根连杆(J)分别通过四个单轴柔性铰链相连构成。本发明消除了残余振动，能实现高精度场合下的主动减振或隔振，且其结构简单紧凑、能满足多种不同维数的减振需求。

Description

一种柔性高精度空间减振台

技术领域

本发明涉及多维减振、多维隔振***制造领域，具体的讲是一种柔性高精度空间减振台。

背景技术

现在工程结构大都为复杂的多自由度***，且多为宽频带激励，因而多维振动普遍存在于各个领域。传统的多维减振装置通常采用多层单自由度装置进行减振，例如专利号为99123143.0，名称为“救护车用防振架”的专利，是通过三层结构分别对防振架的上下、左右、前后方向实施减振，但其结构复杂，减振不可靠。

由于并联机构具有结构简单、精确度高以及可实现多方向运动等特点，逐步在多维减振领域得到广泛应用。多维减振结构采用并联机构作为减振主体机构，采用弹性阻尼***作为减振执行器，结构简单、实用性强，取得了满意的效果，但由于并联机构关节非常多，无法避免的加工误差导致各个关节均存在或大或小的间隙，这些间隙的存在使减振台在高频运动情况下出现较严重的残余振动，严重影响了减振台的减振性能，甚至增加了个别方向的振动幅度，关节中存在的摩擦力也了降低减振精度，而且，机构中的刚性杆不易变形，无法吸收来自动平台的振动能量，影响了减振台的减振效果。因此，工程中急需一种既可以实现多维减振，又具有较高精度的减振设备。

发明内容

本发明基本思路是：保持原有并联机构的运动特点，用柔性运动副替代原来的刚性运动副，用柔性杆替代原来的刚性杆件，这样既可以保持减振台所需的减振维数，又可以消除刚性关节中存在的间隙和摩擦力；为了减振台能实现主动减振的功能，采用了小型磁流变阻尼器件作为减振器的驱动源。

本发明所采用的技术方案是：由三个结构相同的柔性支链、静平台和上动平台组成的三平移柔性并联机构。柔性支链为平行四边形柔性机构，由第一根连杆、第二根连杆、第三根连杆、第四根连杆分别通过四个单轴柔性铰链相连构成；第三根连杆通过一对同轴线的单轴柔性铰链与动平台相连；第一构件与第一根连杆通过一对同轴线的单轴柔性铰链相连，第二构件的两端分别与第一构件与第三构件固连，第三构件通过一对同轴线的单轴柔性铰链与静平台相连；小型磁流变阻尼器安装于第二构件和静平台之间，小型磁流变阻尼器一端安装在第二构件的中点，另一端固定在下静平台上，并使磁流变阻尼器与第二构件的初始位置保持垂直。该机构的下平台固定于振源上，上平台则可安置精密仪器，使仪器能减小或消除振源产生的多维振动。

该装置的突出特点是消除了残余振动，能实现高精度场合下的主动减振或隔振，且其结构简单紧凑、能满足多种不同维数的减振需求、易实现系列化。

本发明的有益效果是：

(1)柔性运动副代替传统刚性运动副，柔性运动副是一种靠材料的弹性变形来实现期望的运动输出的运动副，可整体制造，相比传统运动副具有无间隙、无摩擦等优点，从而形成一种全柔性三平移并联机构，将该机构作为减振台的主体机构，形成一种全新的三自由度柔性减振台。

(2)可以实现三维减振，且主负荷方向采用可变阻尼的小型磁流变阻尼器，增强了该装置主动减振的自适应性；

(3)可在短时间内快速消除振动，较被动减振装置更快速、效率更高；

(4)可应用作精度要求较高的精密仪器的减振台，亦可应用于隔振场合。

附图说明

图1为本发明的机构原理图

图2为本发明中支链结构的示意图

图中，1，动平台；2，平行四边形柔性机构；3，第二构件；4，小型磁流变阻尼器；5，静平台；E，第一构件；G，第一根连杆；H，第二根连杆；I，第三根连杆；J，第四根连杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的机构原理图，其主体是由结构相同的三个柔性支链、静平台5和动平台1组成，图2是本发明实施的支链结构示意图，三条柔性支链位于下静平台5和上动平台1之间，三条支链在静平台5上的投影为120°夹角均匀分布，柔性支链结构如图2所示，第一根连杆G、第二根连杆H、第三根连杆I、第四根连杆J分别由四个单轴柔性铰链相连构成平行四边形柔性机构2，第三根连杆I通过一对同轴线的单轴柔性铰链与动平台1相连，第一构件E与第一根连杆G也通过一对同轴线的单轴柔性铰链相连，第二构件3的两端分别与第一构件E和第三构件F固连，第三构件F通过一对同轴线的单轴柔性铰链与下静平台5相连。平行四边形柔性机构2中的一组四个单轴柔性铰链的转轴轴线相互平行；动平台1与平行四边形柔性机构2之间的单轴柔性铰链、平行四边形柔性机构2与第一构件E之间的单轴柔性铰链、第三构件F与下静平台5之间的单轴柔性铰链，这一组三个单轴柔性铰链的转轴轴线相互平行，上述两组单轴柔性铰链的转轴轴线相互垂直。根据机构的运动解耦性可知，当第二构件3在驱动源的作用下运动时，则上动平台可实现三平移运动输出。

如图1所示，将小型磁流变阻尼器4安装于支链中的第二构件3上，则相当于给第二构件3施加了一个阻止其运动的驱动力。若将下静平台5置于振源上，根据并联机构的逆运动原理，在三条支链的作用下，上动平台1可产生相对较小的运动，并且可根据动平台的运动情况，主动调整小型磁流变阻尼器的驱动力，使上动平台1尽快平稳，从而达到三维减振的目的。

Claims (4)

1.一种柔性高精度空间减振台，其特征在于，由三个结构相同的柔性支链、静平台(5)和上动平台(1)组成；所述柔性支链位于下静平台(5)和上动平台(1)之间，柔性支链为平行四边形柔性机构(2)，由第一根连杆(G)、第二根连杆(H)、第三根连杆(I)、第四根连杆(J)分别通过四个单轴柔性铰链相连构成；所述第三根连杆(I)通过一对同轴线的单轴柔性铰链与动平台(1)相连；所述第一构件(E)与第一根连杆(G)通过一对同轴线的单轴柔性铰链相连，所述第二构件(3)的两端分别与第一构件(E)与第三构件(F)固连，所述第三构件(F)通过一对同轴线的单轴柔性铰链与静平台(5)相连。

2.根据权利要求1所述的一种柔性高精度空间减振台，其特征在于，还包括小型磁流变阻尼器(4)，所述小型磁流变阻尼器(4)安装于第二构件(3)和静平台(5)之间，小型磁流变阻尼器(4)一端安装在第二构件(3)的中点，另一端固定在下静平台(5)上，小型磁流变阻尼器(4)与第二构件(3)的初始位置保持垂直。

3.根据权利要求1或2所述的一种柔性高精度空间减振台，其特征在于，所述平行四边形柔性机构(2)中的一组四个单轴柔性铰链的转轴轴线相互平行；所述动平台(1)与平行四边形柔性机构(2)之间的单轴柔性铰链、平行四边形柔性机构(2)与第一构件(E)之间的单轴柔性铰链、第三构件(F)与下静平台(5)之间的单轴柔性铰链，这一组三个单轴柔性铰链的转轴轴线相互平行，上述两组单轴柔性铰链的转轴轴线相互垂直。

4.根据权利要求1或2所述的一种柔性高精度空间减振台，其特征在于，所述三条支链在静平台5上的投影为120°夹角均匀分布。

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