CN102865328A - 一种基于混联机构的五维隔振平台 - Google Patents

一种基于混联机构的五维隔振平台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于安装在动态载体上的设备的五维隔振装置。针对动态载体上的设备的五维振动问题，本发明通过在设备安装平台和载体连接平台之间安装一套基于混联机构的隔振平台实现五维隔振。本发明所述隔振平台由设备安装平台(1)、中间平台(2)、载体连接平台(5)、六个包含隔振子***的支链以及一个不含隔振子***的约束支链组成，可以实现空间三移动两转动方向的振动隔离。支链中的隔振子***由一个线性弹簧(3)和一个磁流变阻尼器(4)并联组成，通过改变磁流变阻尼器的阻尼系数实现整个平台的控制。而且由于混联机构的移动与转动完全解耦，***的控制相对简单。实验证明，使用本发明所述隔振平台可以使载体传递到设备的振动信号明显减弱，因此所述隔振平台可以有效、可靠地改善安装于动态载体的设备的动力学环境。

Description

一种基于混联机构的五维隔振平台
技术领域
本发明涉及一种置于动态载体上的设备的五维隔振装置。
背景技术
由于动态载体运动状态的复杂多变性，置于动态载体上的设备在其工作寿命中经常处于恶劣的动力学环境中，因此保证设备能够不被破坏及正常工作是设备载体化过程中必须要解决的问题。由于动态载体上的设备的振动多为多维振动，已经发展很成熟的单维隔振理论并不能直接应用。通常的做法是通过特殊材料利用柔性材料的多维变形在一定程度上实施多维隔振或者通过单维隔振***的组合达到多维隔振的目的。但是特殊材料一般容易老化，性能不够稳定，而通过单维隔振***实现多维隔振的方法往往使***非常复杂。所以动态载体设备的多维隔振问题仍旧需要寻找更好的方式。近年来并联机构的发展恰好为多维隔振***的研制提供了一种很好的途径。除了可以提供多维运动外，并联机构还具有结构刚度大、响应速度快等独特性，但同时也具有运动耦合性强、工作空间小、容易产生奇异等固有缺陷。因此针对设备的五维振动，我们根据串并联机构的特点，采用混联机构作为隔振***主体结构，在保证机构优点的情况下实现平移与转动的解耦，使动载设备的五维振动性能得到很大的改善。
发明内容
针对安装于动态载体上的设备的五维振动问题，为了保证设备能够正常的工作，本发明提供了一种基于五自由度混联机构的隔振平台。隔振平台包括设备安装平台1，中间平台2，载体连接平台5以及连接平台的六个包含了隔振子***的支链和一个中央约束支链。支链中每个隔振子***均由一个线性弹簧3和一个磁流变阻尼器4并联组成。使用时，可以将本发明所述平台安装于载体与设备之间，可以经济、可靠地改善动态载体上设备的动力学环境。一般情况下，载体振动由环境和发动机转动等原因共同引起，因此动态载体的振动具有比较宽的频带，从而使设备同时具有低频大幅振动和高频振动。但通过安装本发明所述的隔振平台后，弹性元件可以阻断高频段振动能量的传递，使高频振动充分衰减；同时阻尼元件可以有效地吸收振动能量，使低频、大幅振动得到抑制。因此，本发明所述的隔振平台在较宽的频带内都可以起到隔振的作用，使安装于动态载体上的设备的工作环境得到明显的改善。
附图说明
图1为本发明具体实施方式一所述由刚性铰链连接的结构示意图。
图2为本发明具体实施方案一所述由柔性铰链连接的结构示意图。
图3为本发明具体实施方式三所述由刚性铰链连接的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式涉及一种安装于动态载体上的设备的五维隔振平台，它包括设备安装平台1、中间平台2、载体连接平台5、六个包含了隔振子***的支链和一个中央约束支链组成。每个隔振子***由一个线性弹簧3和一个磁流变阻尼器4并联组成。
本发明所述的中间平台2和载体连接平台5之间通过三个具有相同结构的包含了隔振子***的支链相连。每个支链通过一个圆柱副与中间平台2相连，通过一个旋转副与载体连接平台5相连，而隔振子***作为一个平移副使用，因此中间平台2相对于载体连接平台5具有三个平移自由度。设备安装平台1和中间平台2之间通过三个结构相同的包含了隔振子***的支链和一个中央约束支链相连。每个隔振子***通过一个球副与设备安装平台1相连，通过一个万向铰与中间平台2相连，隔振子***同样作为平移副使用，而中央约束支链仅仅通过一个万向铰将两个平台相连，因此设备安装平台1相对于中间平台2具有两个转动自由度。而且，***中所有运动副均可同时由具有相同自由度的柔性铰代替。所以，本发明所述隔振平台可以在空间五个方向上实施隔振，且平移与转动解耦。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于，在连接中间平台2与载体连接平台5的是三个支链中，隔振子***通过一个万向铰或柔性铰与中间平台2相连，而通过一个圆柱副或柔性铰与载体连接平台5相连，每个支链提供一个约束力偶，因此中间平台2相对于载体连接平台5具有三个平移自由度。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二的不同之处在于，在连接中间平台2与载体连接平台5的三个支链中，隔振子***通过一个旋转副或柔性铰与中间平台2相连，每个支链对中间平台2提供两个力偶约束，因此中间平台2对载体连接平台5仍具有三个平移自由度。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同在于，在连接中间平台2与载体连接平台5的三个支链中，隔振子***通过一个平移副或柔性铰与载体连接平台5相连，而隔振子***本身作为圆柱副使用，每个支链仍旧对中间平台2提供一个约束力偶，因此中间平台2相对于载体连接平台5具有三个平移自由度。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于，在连接设备安装平台1和中间平台2的包含了隔振子***的支链中，隔振子***通过一个球副或柔性铰与设备安装平台相连，而通过一个旋转副或柔性铰与中间平台2相连，而隔阵子***作为圆柱副使用，每个支链具有六个自由度。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五的不同之处在于，在连接设备安装平台1和中间平台2的包含了隔振子***的支链中，隔振子***通过一个万向铰或柔性铰与设备安装平台1相连，同时也通过一个万向铰或柔性铰与中间平台2相连，隔振子***仍旧作为圆柱副使用，每个支链具有六个自由度。

Claims (6)

1.一种基于混联机构的五维隔振平台，包括相互连接的设备安装平台(1)、中间平台(2)、载体连接(5)平台以及支链中的隔振子***，其特征在于：所述中间平台(2)通过三个结构相同的包含隔振子***的支链与载体连接平台相连，同时通过三个结构相同的包含隔振子***的支链和一个不包含隔振子***的中间支链与设备安装平台相连。
2.根据权利要求1所述的空间五自由度隔振平台，其特征在于：所有支链的隔振子***由一个线性弹簧(3)和一个磁流变阻尼器(4)并联组成。
3.根据权利要求1所述的空间五自由度隔振平台，其特征在于：每个含有隔振子***的支链两端分别通过旋转副、万向铰、螺旋副、球副或者相同自由度的柔性铰与其两端的平台相连。
4.根据权利要求1所述的空间五自由度隔振平台，其特征在于：不包含隔振子***的中间支链通过一个万向铰或者相同自由度的柔性铰与设备安装平台(1)相连，且其与中间平台(2)为一体结构。
5.根据权利要求1所述的空间五自由度隔振平台，其特征在于：隔振主体混联机构由两个并联机构串联而成，且自由度解耦，其下层机构具有三个平移自由度，而其上层机构具有两个绕水平轴线的转动自由度。
6.根据权利要求5所述的上层机构，其特征在于：机构为冗余机构，其具有三个运动支链和两个转动自由度。
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