準零剛度隔振平臺的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種準零剛度隔振平臺，包括動平臺、懸掛組件、減振器和調節組件；減振器與動平臺連接，懸掛組件包括相連接的第一懸掛架和第二懸掛架，第一懸掛架和第二懸掛架為可拆卸式連接；調節組件與懸掛組件和減振器連接，能用于調節減振器的初始位置。本發明的準零剛度隔振平臺，剛度可簡便調節，適用于寬頻域隔振，具有良好的工程適用性；在具有較高支承剛度的同時，還具有很低的運動剛度，靜態變形量小，動態固有頻率低，隔振效果好；通過剛度、阻尼的靈活調節，可解決制約傳統隔振系統的固有矛盾，即低頻振動傳遞率與高頻振動衰減率的矛盾。
【專利說明】
準零剛度隔振平臺
技術領域
[0001]本發明屬于減振器技術領域，具體地說，本發明涉及一種準零剛度隔振平臺。【背景技術】
[0002]高精度機床及精密儀器設備，高等級的科學實驗室設備，導彈運輸車等，對隔振平臺提出了更高的性能要求，在結構工程和機械工程領域，一直都在尋求一種性能更為突出的隔振平臺。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種兼備較高靜態剛度和較低動態剛度，并可實現剛度可調的寬頻域隔振的準零剛度隔振平臺。
[0004]為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為:準零剛度隔振平臺，包括:
[0005]動平臺；
[0006]懸掛組件，其包括相連接的第一懸掛架和第二懸掛架，第一懸掛架和第二懸掛架為可拆卸式連接；[〇〇〇7]減振器，其與動平臺連接；以及
[0008]調節組件，其與懸掛組件和減振器連接，且用于調節減振器的初始位置。
[0009]所述調節組件包括與所述懸掛組件連接且相對于懸掛組件為可移動的調節桿，調節桿與所述減振器為轉動連接。
[0010]所述調節桿通過穿設的插銷與所述懸掛組件固定連接，調節桿和懸掛組件具有讓插銷穿過的插孔。[〇〇11]所述第一懸掛架和所述第二懸掛架分別與多個所述調節組件為滑動連接，與第一懸掛架和第二懸掛架分別連接的調節組件通過所述減振器與所述動平臺連接。
[0012]所述減振器在所述懸掛組件的內側沿周向分布多個，且在相鄰的兩個減振器中， 其中一個減振器與所述第一懸掛架上設置的所述調節組件連接，另一個減振器與所述第二懸掛架上設置的所述調節組件連接。
[0013]所述減振器以所述動平臺的軸線為中心線在動平臺周圍呈均勻分布。[〇〇14]所述第一懸掛架具有第一支柱，所述第二懸掛架具有與第一支柱通過插銷連接的第二支柱，第一支柱和第二支柱具有讓插銷穿過的插孔。
[0015]所述第一懸掛架為由多個滑移套管、V形連接件和導向座連接而成且內部中空、周向封閉的六邊形結構，滑移套管的兩端分別通過插銷與一個V形連接件和一個導向座連接。
[0016]所述第二懸掛架為由多個滑移套管、V形連接件和導向座連接而成且內部中空、周向封閉的正六邊形結構，滑移套管的兩端分別通過插銷與一個V形連接件和一個導向座連接。
[0017]本發明的準零剛度隔振平臺，具有如下優點:
[0018] 1、該隔振平臺不僅解決了傳統線性隔振系統隔離低頻或超低頻振動時的難題，避免了采用主動和半主動控制隔振器結構復雜、制造成本高耗能高的缺點；
[0019]2、該隔振平臺在一定變形范圍內，將上端的三只減振彈簧作為正剛度元件與下端的三只作為負剛度減振彈簧元件并聯，可實現該隔振平臺在其平衡位置附近的非線性剛度；
[0020]3、該隔振平臺可以通過調節組件調節減振器的初始位置，來實現寬頻域隔振，可廣泛應用于對隔振要求嚴格的精密儀器與設備，具有良好的工程實用性。
[0021]4、該隔振平臺具有較高的支撐剛度的同時，還具有很低的運動剛度，靜態變形量小，動態固有頻率低的隔振效果。【附圖說明】[〇〇22]本說明書包括以下附圖，所示內容分別是:
[0023]圖1是本發明隔振平臺的結構示意圖；[〇〇24]圖2是第一懸掛架的結構示意圖；[〇〇25]圖3是第二懸掛架的結構示意圖；[〇〇26]圖4是懸掛組件的結構示意圖；[〇〇27]圖5是隔振系統的結構示意圖；[0〇28]圖6是動平臺的結構示意圖；[〇〇29]圖中標記為:
[0030]1、中部插銷；2、減振器;21、銷孔;22、減振彈簧;3、動平臺；31、承載板;32、基座； 33、鉸鏈;34、銷孔;35、螺栓;4、第一懸掛架;41、第一支柱;42、滑移套管;43、V形連接件;44、 導向座；5、第二懸掛架;51、第二支柱；52、滑移套管；53、V形連接件；54、導向座;6、調節組件;61、調節桿;62、鉸鏈;7、銷軸。【具體實施方式】
[0031]下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明，目的是幫助本領域的技術人員對本發明的構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解，并有助于其實施。
[0032]如圖1至圖6所示，本發明提供了一種準零剛度隔振平臺，包括動平臺3、懸掛組件、 減振器和調節組件6,減振器是與動平臺3連接，調節組件6是與懸掛組件和減振器連接，且用于調節減振器的初始位置。本發明的準零剛度隔振平臺，設置一定的結構參數，該隔振平臺可實現在平衡位置具有準零剛度和在平衡位置附近具有非線性剛度，能解決傳統線性隔振系統隔離低頻或超低頻振動時的難題;剛度可簡便調節，適用于寬頻域隔振，具有良好的工程適用性;在具有較高支承剛度的同時，還具有很低的運動剛度，靜態變形量小，動態固有頻率低，隔振效果好;通過剛度、阻尼的靈活調節，可解決制約傳統隔振系統的固有矛盾， 即低頻振動傳遞率與高頻振動衰減率的矛盾。本發明提出的準零剛度隔振平臺是一種新型減振隔振平臺，具有良好的經濟性和實用性，可以推廣到各個領域。
[0033]具體地說，如圖1所示，減振器的一端與動平臺3轉動連接，另一端與調節組件6轉動連接，減振器兩端轉動連接點的軸線相平行且與動平臺3的軸線相垂直。減振器的中心線與減振器兩端轉動連接點的軸線相垂直，調節組件6是用于調節減振器的中心線與水平面之間的初始夾角，即改變減振器的初始位置，從而改變減振器上具有的減振彈簧的初始預緊力。
[0034]如圖1和圖4所示，懸掛組件包括相對設置且相連接的第一懸掛架4和第二懸掛架 5，第一懸掛架4和第二懸掛架5上均設有調節組件6，第一懸掛架4和第二懸掛架5上所設的調節組件6通過減振器與動平臺3連接。第一懸掛架4和第二懸掛架5相連接形成一種框架結構的懸掛組件，內腔用于容納減振器和動平臺3。第一懸掛架4和第二懸掛架5通過中部插銷 1實現可拆卸式的連接，形成一體結構，作為優選的，中部插銷1在減振器和動平臺3的外側沿周向設置多個，提高第一懸掛架4和第二懸掛架5連接的可靠性。
[0035]如圖1和圖2所示，作為優選的，調節組件6主要包括與懸掛組件為滑動連接的調節桿61，調節桿61相對于懸掛組件為可移動的，調節桿61通過穿設的插銷實現與懸掛組件固定連接，調節桿61和懸掛組件具有讓插銷穿過的插孔，通過插銷的插入和拔出，可以實現調節桿61的位置固定和調節。調節桿61可相對于懸掛組件做往復直線運動，懸掛組件并對調節桿61起到導向作用，確保調節桿61做直線運動。減振器一端吊耳與動平臺3轉動連接，另一端的吊耳與調節桿61的端部轉動連接，減振器兩端轉動連接點的軸線相平行且與調節桿 61的運動方向相垂直。在需要調節減振器的初始位置時，通過旋轉調節桿61，使調節桿61做直線運動，調節桿61可以壓縮或拉伸減振器，調節桿61的長度方向與減振器的中心線之間的夾角得以調節，從而可以改變減振彈簧的初始預緊力。
[0036]如圖1和圖2所示，調節桿61為方形管件，調節桿61的側壁上設置有沿厚度方向貫穿的通孔，作為讓插銷插入的插孔，且插孔在調節桿61的側壁上沿長度方向均布多個。減振器位于調節組件6與動平臺3之間，在調節組件6調節減振器拉伸時，調節桿61相對于懸掛組件為朝向遠離動平臺3的方向運動;在調節組件6調節減振器壓縮時，調節桿61相對于懸掛組件為朝向接近動平臺3的方向運動。
[0037]作為優選的，如圖1所示，減振器在懸掛組件的內側沿周向均勻分布多個，且在相鄰的兩個減振器中，其中一個減振器與第一懸掛架4上設置的調節組件6的調節桿61轉動連接，另一個減振器與第二懸掛架5上設置的調節組件6的調節桿61轉動連接，即減振器的數量與調節組件6的數量相等，各減振器分別與一個調節組件6連接，且第一懸掛架4和第二懸掛架5上設置同等數量的調節組件6,第一懸掛架4和第二懸掛架5上的調節組件6并為錯開布置。在圖1所示狀態時，減振器以動平臺3的軸線為中心線在動平臺3周圍呈均勻分布，第一懸掛架4和第二懸掛架5上的調節組件6也是以動平臺3的軸線為中心線在動平臺3周圍呈均勻分布。在本實施例中，如圖1所示，減振器共設置六個，第一懸掛架4和第二懸掛架5上分別設置三個調節組件6。[〇〇38]如圖4和圖5所示，減振器的一端通過銷軸與調節桿61的端部所設的鉸鏈62轉動連接，另一端通過銷軸與動平臺3上所設的鉸鏈33轉動連接。動平臺3包括承載板31和固定設置于承載板31底面中心處的基座32,基座32位于所有減振器的中心處，鉸鏈33在基座32上沿周向均勻布置多個，各鉸鏈33分別與一個減振器連接。
[0039]如圖1和圖4所示，第一懸掛架4和第二懸掛架5均是由多個滑移套管、V形連接件和箭頭形狀的導向座連接而成且為內部中空、周向封閉的正六邊形結構。
[0040]具體的，如圖2所示，第一懸掛架4的滑移套管42位于導向座44和V形連接件43之間，滑移套管42的兩端分別通過第一插銷與一個V形連接件43和一個導向座42固定連接。滑移套管42為兩端開口、內部中空的方形管件，滑移套管42的側壁上設置有沿厚度方向貫穿的通孔，作為讓第一插銷插入的插孔，且插孔在滑移套管42的側壁上沿長度方向均布多個。 V形連接件43的夾角優選為120度，V形連接件43的兩端分別至少具有一個讓第一插銷插入的插孔，兩個端部上的插孔的軸線之間的夾角為120度，且V形連接件43的兩端分別插入一個滑移套管42的內部，在將V形連接件43端部的插孔與滑移套管42上的一個插孔位置對齊后，將第一插銷插入對齊的兩個插孔中，可以實現滑移套管42與V形連接件43的固定連接。 箭頭形狀的導向座44具有三個端部，其中相對的兩個端部分別至少具有一個讓第一插銷插入的插孔，兩個端部上的插孔的軸線之間的夾角為120度，且導向座44的兩端分別插入一個滑移套管42的內部，在將導向座44端部的插孔與滑移套管42上的一個插孔位置對齊后，將第一插銷插入對齊的兩個插孔中，可以實現滑移套管42與導向座44的固定連接。在本實施例中，第一懸掛架4的導向座44、滑移套管42和V形連接件43均設置三個，各個滑移套管42— 端通過第一插銷與導向座44實現可拆卸式連接，另一端通過第一插銷與V形連接件43實現可拆卸式連接，形成正六邊形的第一懸掛架4。在將第一插銷拔出后，通過調節導向座44和V 形連接件43插入滑移套管42中的深度，使導向座44和V形連接件43上的插孔與滑移套管42 上不同位置處的插孔對齊后插入第一插銷，可以調節第一懸掛架4的尺寸。
[0041]如圖3所示，第二懸掛架5的結構與第一懸掛架4的結構基本類似，第二懸掛架5的滑移套管52位于導向座54和V形連接件53之間，導向座54的結構與導向座44的結構相同，滑移套管52的結構與滑移套管42的結構相同，V形連接件53的結構與V形連接件43的結構相同。滑移套管52的兩端分別通過第一插銷與一個V形連接件53和一個導向座52固定連接。滑移套管52為兩端開口、內部中空的方形管件，滑移套管52的側壁上設置有沿厚度方向貫穿的通孔，作為讓第一插銷插入的插孔，且插孔在滑移套管52的側壁上沿長度方向均布多個。 V形連接件53的夾角優選為120度，V形連接件53的兩端分別至少具有一個讓第一插銷插入的插孔，兩個端部上的插孔的軸線之間的夾角為120度，且V形連接件53的兩端分別插入一個滑移套管52的內部，在將V形連接件53端部的插孔與滑移套管52上的一個插孔位置對齊后，將第一插銷插入對齊的兩個插孔中，可以實現滑移套管52與V形連接件53的固定連接。 箭頭形狀的導向座54具有三個端部，其中相對的兩個端部分別至少具有一個讓第一插銷插入的插孔，兩個端部上的插孔的軸線之間的夾角為120度，且導向座54的兩端分別插入一個滑移套管52的內部，在將導向座54端部的插孔與滑移套管52上的一個插孔位置對齊后，將第一插銷插入對齊的兩個插孔中，可以實現滑移套管52與導向座54的固定連接。在本實施例中，第二懸掛架5的導向座54、滑移套管52和V形連接件53均設置三個，各個滑移套管52— 端通過第一插銷與導向座54實現可拆卸式連接，另一端通過第一插銷與V形連接件53實現可拆卸式連接，形成正六邊形的第二懸掛架5。在將第二插銷拔出后，通過調節導向座54和V 形連接件53插入滑移套管52中的深度，使導向座54和V形連接件53上的插孔與滑移套管52 上不同位置處的插孔對齊后插入第二插銷，可以調節第二懸掛架5的尺寸。[〇〇42] 如圖2所示，第一懸掛架4還包括垂直設置于各導向座44上的第一支柱41，該第一支柱41的長度方向與調節桿61和滑移套管42的長度方向相垂直，第一支柱41并為朝向第二懸掛架5所在位置處伸出。在本實施例中，導向座44設置三個，則第一支柱41也設置相平行的三個，三個第一支柱41并為均勻分布。如圖3所示，第二懸掛架5還包括垂直設置于各導向座54上且與第一支柱41位置對齊的第二支柱51，該第二支柱51的長度方向與調節桿61和滑移套管52的長度方向相垂直，第二支柱51并為朝向第一懸掛架4所在位置處伸出。在本實施例中，導向座54設置三個，則第二支柱51也設置相平行的三個，三個第二支柱51并為均勻分布。如圖1和圖4所示，第一支柱41和第二支柱51通過中部插銷1連接，第一支柱41和第二支柱51具有讓中部插銷1穿過的插孔，第一支柱41上的插孔為沿長度方向均勻設置多個，第二支柱51上的插孔為沿長度方向均勻設置多個。第一支柱41并為下端開口、內部中空的方形管件，第二支柱51為可插入第一支柱41內部的直桿。在將中部插銷1拔出后，通過調節第二支柱51插入第一支柱41中的深度，使第一支柱41和第二支柱51上不同位置處的插孔對齊后插入中部插銷1，可以調節導向座44與導向座54之間的距離，進而可以調節懸掛組件的尺寸。[〇〇43] 如圖2和圖3所示，調節組件6的調節桿61設置于導向座44、54上，導向座44、54具有三個桿部，其中相對的兩個桿部上分別具有一個讓插銷插入的插孔，位于這兩個桿部中間的第三個桿部為一端開口、內部中空的結構，該桿部內具有讓調節桿61插入的導向孔，導向孔對調節桿61起到導向作用，調節桿61在導向孔內做往復直線運動，調節桿61—端插入導向孔中，另一端伸出導向孔且位于第一懸掛架4或第二懸掛架5的內部，鉸鏈62安裝在調節桿61的伸出端。調節桿61的一部分插入導向座44、54內部，另一部分位于導向座44、54夕卜。導向座44、54的具有導向孔的桿部的側壁上還設有沿厚度方向貫穿設置的通孔，作為與調節桿61連接的插銷插入的插孔，且插孔在桿部的側壁上沿長度方向均布多個。在將插銷拔出后，通過移動調節桿61使調節桿61插入導向座中的深度改變，進而可以實現調節桿61位置的調節。在使導向座上的插孔與調節桿61上的插孔位置對齊后插入第二插銷，可以實現調節桿61與懸掛組件的固定連接。
[0044]上述結構的第一懸掛架、第二懸掛架、懸掛組件設計的主要優點體現在:1)方便整個隔振平臺的調節、拆卸，調節能夠使該平臺隔振對象的尺寸、重量范圍擴大，靈活拆卸能使平臺方便移動，便于運輸;2)整個平臺的結構設計，可以方便地生產出系列產品，便于該平臺模塊化、系列化生產;3)調節組件與懸掛組件之間、第一懸掛架與第二懸掛架之間以及第一懸掛架和第二懸掛架的各部件之間，通過打孔插銷釘的方式實現連接，以便于減少制造成本，而且方便拆裝。
[0045]下面詳細說明如何實現隔振平臺的準零剛度，具體步驟為:
[0046]步驟1:首先計算動平臺3受外界激振力達到靜平衡位置時減振彈簧(非線性彈簧) 22的形變量。
[0047]步驟2:根據所放物體達到靜平衡位置時減振彈簧(非線性彈簧)22的形變量從而調節與設置于第一懸掛架4上的調節組件6連接的減振器預壓縮量使該減振器的預緊力沿減振器指向彈簧下端蓋。當動平臺3向下運動時該減振器上的減振彈簧22就會產生正剛度。
[0048]步驟3:調節與設置于第二懸掛架5上的調節組件6連接的減振器的減振彈簧(非線性彈簧)22的形變量，從而調節該減振器預壓縮量使減振器的預緊力沿減振器指向下端。當動平臺3向下運動時該減振器上的減振彈簧22就會產生負剛度。
[0049]與設置于第一懸掛架4上的調節組件6連接的減振器產生的正剛度和與設置于第二懸掛架5上的調節組件6連接的減振器產生的負剛度在數值上相加就可以實現整個減振系統的總剛度為零，從而實現準零剛度隔振平臺。
[0050]以上結合附圖對本發明進行了示例性描述。顯然，本發明具體實現并不受上述方式的限制。只要是采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進;或未經改進，將本發明的上述構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.準零剛度隔振平臺，其特征在于，包括:動平臺；懸掛組件，其包括相連接的第一懸掛架和第二懸掛架，第一懸掛架和第二懸掛架為可 拆卸式連接；減振器，其與動平臺連接；以及調節組件，其與懸掛組件和減振器連接，且用于調節減振器的初始位置。2.根據權利要求1所述的準零剛度隔振平臺，其特征在于，所述調節組件包括與所述懸 掛組件連接且相對于懸掛組件為可移動的調節桿，調節桿與所述減振器為轉動連接。3.根據權利要求2所述的準零剛度隔振平臺，其特征在于，所述調節桿通過穿設的插銷 與所述懸掛組件固定連接，調節桿和懸掛組件具有讓插銷穿過的插孔。4.根據權利要求1所述的準零剛度隔振平臺，其特征在于，所述第一懸掛架和所述第二 懸掛架分別與多個所述調節組件為滑動連接，與第一懸掛架和第二懸掛架分別連接的調節 組件通過所述減振器與所述動平臺連接。5.根據權利要求4所述的準零剛度隔振平臺，其特征在于，所述減振器在所述懸掛組件 的內側沿周向分布多個，且在相鄰的兩個減振器中，其中一個減振器與所述第一懸掛架上 設置的所述調節組件連接，另一個減振器與所述第二懸掛架上設置的所述調節組件連接。6.根據權利要求5所述的準零剛度隔振平臺，其特征在于，所述減振器以所述動平臺的 軸線為中心線在動平臺周圍呈均勻分布。7.根據權利要求4所述的準零剛度隔振平臺，其特征在于，所述第一懸掛架具有第一支 柱，所述第二懸掛架具有與第一支柱通過插銷連接的第二支柱，第一支柱和第二支柱具有 讓插銷穿過的插孔。8.根據權利要求1至7任一所述的準零剛度隔振平臺，其特征在于，所述第一懸掛架為 由多個滑移套管、V形連接件和導向座連接而成且內部中空、周向封閉的六邊形結構，滑移 套管的兩端分別通過插銷與一個V形連接件和一個導向座連接。9.根據權利要求1至7所述的準零剛度隔振平臺，其特征在于，所述第二懸掛架為由多 個滑移套管、V形連接件和導向座連接而成且內部中空、周向封閉的正六邊形結構，滑移套 管的兩端分別通過插銷與一個V形連接件和一個導向座連接。
【文檔編號】F16M11/04GK105972394SQ201610545897
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月12日
【發明人】時培成, 晏長山, 冼定昌, 葉莉, 王海濤, 李震, 肖平, 張利芬, 何芝仙, 高洪, 潘道遠, 唐冶, 李仁軍, 時培磊, 孫月圣
【申請人】安徽工程大學