一種六自由度并聯機構減振平臺的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種六自由度并聯機構減振平臺，設置一定的結構參數，可實現該隔振平臺在其平衡位置的準零剛度和平衡位置附近的非線性剛度，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、阻尼都可簡便調節，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】一種六自由度并聯機構減振平臺

【技術領域】
[0001]本發明屬于機械工程領域的【技術領域】，涉及機械工程中的減振、隔振技術，尤其涉及一種六自由度并聯機構減振平臺。

【背景技術】
[0002]為了克服系統剛度和靜態位移之間的矛盾，隔振系統應同時具有較高的靜態剛度和較低的動態剛度。較高的靜態剛度保證系統承載能力較大，靜態位移較小；較低的動態剛度保證系統固有頻率較低，低頻隔振效果較好。傳統的被動隔振系統在外界激勵頻率大于隔振系統本身固有頻率的^倍時，才能起到隔振作用。這種隔振系統可以較好地隔離激勵頻率大于4倍系統固有頻率的中、高頻振動，但隔離激勵頻率小于在倍系統固有頻率的低頻振動尤其是超低頻振動的能力較差。為了提高被動隔振系統隔離低頻和超低頻振動的能力，應降低隔振系統的固有頻率，通常有兩種辦法:一是減小隔振系統的剛度；二是增加配重，但對于垂直隔振系統，減小剛度會使隔振系統的靜態位移增大和穩定性下降；而增加配重顯然是最后的選擇，只有在萬不得已的情況下才采用，且應用場合有限。


【發明內容】

[0003]本發明提供一種六自由度并聯機構減振平臺，其目的是使六自由度并聯機構減振平臺兼備較高靜態剛度和較低動態剛度、且剛度阻尼可調；可實現準零剛度特性的，且能拓寬六自由度減振平臺的隔振頻域內。
[0004]為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為:
本發明提供一種六自由度并聯機構減振平臺，包括有框架、載重平臺和減振器，所述框架包括有內框架和外框架，減振器包括有X向位移減振器、Y向位移減振器、Z向位移減振器和主減振器，所述外框架下設置有底座，內框架設置在外框架里面，所述外框架包括有下圓形支撐平臺，內框架包括有上圓形支撐平臺，所述上圓形支撐平臺的中心部位設置有導向筒，所述導向筒的上端連接有載重平臺，所述底座包括有外框架安裝孔、X向位移滑塊槽和弧形導向槽，所述X向位移滑塊槽上設置有X向位移滑塊，所述底座內設置有X向位移減振器與X向位移滑塊相連接，所述外框架下端設置有多邊形凸臺，X向位移滑塊上設置有下推桿與多邊形凸臺連接，所述下圓形支撐平臺上設置有Y向位移減振器和Z向位移減振器，Y向位移減振器與上圓形支撐平臺底端連接，所述外框架上設置有Z向位移滑塊槽，Z向位移減振器設置在Z向位移滑塊槽中，所述Z向位移滑塊減振器上端設置有Z向位移滑塊，所述Z向位移滑塊上設置有上推桿與上圓形支撐平臺上端連接，所述導向筒中設置有垂直的主減振器，Y向位移減振器與下圓形支撐平臺存在有傾斜角度，Z向位移減振器垂直的設置在下圓形支撐平臺上。
[0005]進一步改進在于:所述多邊形凸臺上設置有類T型導向桿連接在底座弧形導向槽內，所述外框架通過連接桿與內框架連接。
[0006]進一步改進在于:所述X向位移減振器至少設置有兩個，Y向位移減振器至少設置有一個，Z向位移減振器至少設置有兩個。
[0007]進一步改進在于:所述導向筒沿軸向設置有一個觀察口，所述導向筒沿周向還設置有分布均勻的定位肋。
[0008]進一步改進在于:所述的減振器包括減振器活塞桿、減振器工作缸、減振器底座、減振器活塞，所述減振器活塞桿的上端連接有減振器球殼，下端與減振器活塞固定連接，所述的減振器活塞位于減振器工作缸內，所述的減振器工作缸的上端設置有活塞桿導向套和活塞桿密封圈，所述的減振器工作缸的內部還設置有導通管，所述的導通管穿過減振器活塞，所述減振器活塞上布置有密封軸承，供導通管穿過，并保證導通管可以轉動活動，密封軸承的外圓包裹有密封圈，所述導通管位于減振器工作缸的底部外圓上并套有密封套，密封套的外圓面套有流量控制閥，所述減振器底座內布置有調檔機構。
[0009]進一步改進在于:所述調檔機構包括減振器調檔手柄、減振器調檔桿、錐齒輪副以及圓錐齒輪，所述錐齒輪副上設置有兩個圓錐齒輪分別與導通管的下端和減振器調檔桿的前端固定連接，減振器調檔桿的后端與減振器調檔手柄固定連接。
[0010]進一步改進在于:所述的密封套、導通管導向套和導通管上設有對應的一組控制流量的矩形孔，即所述的導通管導向套上的矩形孔是導向套矩形孔，導通管上的矩形孔是導通管液流控制矩形孔，所述的矩形孔的孔徑大小不同。
[0011]本發明的有益效果:1、設置一定的結構參數，可實現該隔振平臺在其平衡位置的準零剛度和平衡位置附近的非線性剛度，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；
2、剛度、阻尼都可簡便調節，適用于寬頻域隔振，具有良好的工程適用性；
3、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；
4、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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的示意圖。
[0013]圖2是本發明的底座的剖視圖。
[0014]圖3是本發明的底座的內視圖。
[0015]圖4是本發明的外框架的剖視圖。
[0016]圖5是本發明的內框架的示意圖。
[0017]圖6是本發明的內框架和外框架的結構圖。
[0018]圖7是本發明的減振器的整體剖視圖。
[0019]圖8是本發明的減振器的上部放大圖。
[0020]圖9是本發明的減振器的調檔機構的結構圖。
[0021]圖10是本發明的減振器的調檔機構內部結構示意圖。
[0022]圖11是X軸平動減振原理圖。
[0023]圖12是Y軸平動減振原理圖。
[0024]圖13是Z軸平動減振原理圖。
[0025]圖14是X軸轉動減振原理圖。
[0026]圖15是Z軸轉動減振原理圖。
[0027]其中:1_載重平臺，2-減振器，3-內框架，4-外框架，5-底座，6-下圓形支撐平臺，7-上圓形支撐平臺，8-導向筒，9-外框架安裝孔，1-X向位移滑塊槽，11-弧形導向槽，12-X向位移滑塊，13-多邊形凸臺，14-下推桿，15-Z向位移滑塊槽，16-Z向位移滑塊，17-上推桿，18-類T型導向桿，19-連接桿，20-定位肋、21-觀察口，22-減振器活塞桿，23-減振器工作缸，24-減振器底座，25-減振器活塞，26-減振器球殼，27-活塞桿導向套，28-活塞桿密封圈，29-導通管，30-密封軸承，31-密封圈，32-密封套，33-流量控制閥，34-減振器調檔手柄，35-減振器調檔桿，36-錐齒輪副，37-圓錐齒輪，38-導通管導向套，39-矩形孔，40-內框架連接球頭，41-外框架連接求殼，42-球鉸，43-減振器上缸，44-減振器下缸。

【具體實施方式】
[0028]為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例對本發明作進一步詳述，本實施例僅用于解釋本發明，并不構成對本發明保護范圍的限定。
[0029]如圖1-11所示，本實施例提供了一種六自由度并聯機構減振平臺，包括有框架、載重平臺I和減振器2，所述框架包括有內框架3和外框架4，減振器2包括有X向位移減振器2-a、Y向位移減振器2-b、Z向位移減振器2-c和主減振器2_d，所述外框架4下設置有底座5，內框架3設置在外框架4里面，所述外框架4包括有下圓形支撐平臺6，內框架3包括有上圓形支撐平臺7，所述上圓形支撐平臺7的中心部位設置有導向筒8，所述導向筒8的上端連接有載重平臺I，所述底座5包括有外框架安裝孔9、X向位移滑塊槽10和弧形導向槽11，所述X向位移滑塊槽10上設置有X向位移滑塊12，所述底座5內設置有X向位移減振器2-a與X向位移滑塊12相連接，所述外框架4下端設置有多邊形凸臺13，X向位移滑塊12上設置有下推桿14與多邊形凸臺13連接，所述下圓形支撐平臺6上設置有Y向位移減振器2-b和Z向位移減振器2-c，Y向位移減振器2-b與上圓形支撐平臺7底端連接，所述外框架4上設置有Z向位移滑塊槽15，所述Z向位移減振器2-c設置在Z向位移滑塊槽15中，所述Z向位移滑塊減振器2-c上端設置有Z向位移滑塊16，所述Z向位移滑塊16上設置有上推桿17與上圓形支撐平臺7上端連接，所述導向筒8中設置有垂直的主減振器2-d, Y向位移減振器2-b與下圓形支撐平臺6存在有傾斜角度，Z向位移減振器2-c垂直的設置在下圓形支撐平臺6上。所述多邊形凸臺13上設置有類T型導向桿18連接在底座5的弧形導向槽11內，所述外框架4通過連接桿19與內框架3連接，所述連接桿分為內框架連接球頭40和外框架連接求殼41，所述X向位移減振器2-a設置有四個，Y向位移減振器2-b設置有兩個，Z向位移減振器2-c設置有三個。所述導向筒8沿軸向設置有一個觀察口 21，所述導向筒8沿周向還設置有分布均勻的定位肋20。所述的減振器2包括、減振器活塞桿22、減振器工作缸23、減振器底座24、減振器活塞25，所述減振器活塞桿22的上端連接有減振器球殼26，下端與減振器活塞25固定連接，所述的減振器活塞25位于減振器工作缸23內，所述的減振器工作缸23的上端設置有活塞桿導向套27和活塞桿密封圈28，所述的減振器工作缸23的內部還設置有導通管29，所述的導通管29穿過減振器活塞25，所述減振器活塞25上布置有密封軸承30，供導通管29穿過，并保證導通管29可以轉動活動，密封軸承30的外圓包裹有密封圈31，所述導通管29位于減振器工作缸23的底部外圓上并套有密封套32，密封套32的外圓面套有流量控制閥33，所述減振器底座24內布置有調檔機構。所述調檔機構包括減振器調檔手柄34、減振器調檔桿35、錐齒輪副36以及圓錐齒輪37，所述錐齒輪副36上設置有兩個圓錐齒輪37分別與導通管29的下端和減振器調檔桿35的前端固定連接，減振器調檔桿35的后端與減振器調檔手柄34固定連接。所述的密封套32、導通管導向套38和導通管29上設有對應的一組控制流量的矩形孔39，即所述的導通管導向套上的矩形孔是導向套矩形孔，導通管29上的矩形孔39是導通管29液流控制矩形孔，所述的矩形孔39的孔徑大小不同。所述減振器工作缸23包括有減振器上缸43和減振器下缸44，所述的減振器2工作時，有六個檔位可調;當檔位在I檔時，導通管29上最小的矩形孔39導通，使減振器上缸43與減振器下缸44導通截面最小，此時阻尼最大，其余檔位依次類推。
[0030]該平臺工作時，根據外界振源激勵情況，對應調節減振器的剛度(四檔可調)和減振器的阻尼(六檔可調)；由于結構參數的特定選擇，平臺剛度趨向于零剛度，適用激振頻率非常低的情況。這樣，可以使六自由度減振平臺達到最佳的隔振效果。
[0031]具體而言，X、Y軸的平動減振如下所述:
如圖11所示，當該減振平臺受到X軸正向的振動時，平臺外框架4沿X軸正方向運動，下推桿14在X-Y平面移動，由于X向位移滑塊12只能沿X向位移滑槽10運動，因此左側X向位移滑塊12間距減小，右側X向位移滑塊12間距增加，X-Y平面內減振器均能正常工作，實現X軸正方向的平移減振。反方向時原理相同。
[0032]如圖12所示，當該減振平臺受到Y軸正向的振動時，平臺外框架4沿Y軸正方向運動，下推桿14在X-Y平面平動，由于X向位移滑塊12只能沿X向位移滑槽10運動，因此四個X向位移滑塊12均向上運動，X-Y平面內減振器均能正常工作，實現Y軸正方向的平移減振。反方向時原理相同。
[0033]如圖13所示，當該減振平臺受到z軸負向的振動時，由于平臺內框架3與平臺外框架4相對于底座5在Z方向是固定的，所以載重平臺I向下運動，主減振器2-d工作，實現Z軸負方向的平移減振。反方向時原理相同。
[0034]如圖14所示，當該減振平臺受到來自X軸的轉動振動時，由于平臺內框架3與平臺外框架4是通過外框架連接球殼41和內框架連接球頭40結合的，所以當載重平臺I受到繞X軸方向的轉動時，載重平臺I會帶動平臺內框架機構3做旋轉運動,實現X軸的轉動減振。
[0035]當該減振平臺受到來自Y軸的轉動振動時，原理同上；
如圖15所示，所述減振器2是通過球鉸42與所述內框架、外框架連接。平臺內框架3與平臺外框架4是通過外框架連接球殼41和內框架連接球頭40結合的，當平臺內框架3受到沿Z軸方向的轉動振動時，圖中所示的減振器分別作拉伸與壓縮運動，導致每個減振器的兩個球鉸之間的距離發生變化。平臺左側的一對球鉸座之間的距離增大，因此左側的減振器受到拉力而工作，平臺右側的一對球鉸座之間的距離變小，右側的減振器受到擠壓而工作，所以能夠實現Z軸的轉動減振。
【權利要求】
1.一種六自由度并聯機構減振平臺，包括有框架、載重平臺(I)和減振器(2)，其特征在于:所述框架包括有內框架(3)和外框架(4)，減振器(2)包括有X向位移減振器(2-a)、Y向位移減振器(2-b)、Z向位移減振器(2-c)和主減振器(2-d)，所述外框架(4)下設置有底座(5)，內框架(3)設置在外框架(4)里面，所述外框架(4)包括有下圓形支撐平臺(6)，內框架(3)包括有上圓形支撐平臺(7)，所述上圓形支撐平臺(7)的中心部位設置有導向筒(8)，所述導向筒(8)的上端連接有載重平臺(1)，所述底座(5)包括有外框架安裝孔(9)、X向位移滑塊槽(10)和弧形導向槽(11)，所述X向位移滑塊槽(10)上設置有X向位移滑塊(12)，所述底座(5)內設置有X向位移減振器(2-a)與X向位移滑塊(12)相連接，所述外框架(4)下端設置有多邊形凸臺(13)，X向位移滑塊(12)上設置有下推桿(14)與多邊形凸臺(13)連接，所述下圓形支撐平臺(6)上設置有Y向位移減振器(2-b)和Z向位移減振器(2-c)，Y向位移減振器(2-b)與上圓形支撐平臺(7)底端連接，所述外框架(4)上設置有Z向位移滑塊槽(15)，所述Z向位移減振器(2-c)設置在Z向位移滑塊槽(15)中，所述Z向位移滑塊減振器(2-c)上端設置有Z向位移滑塊(16)，所述Z向位移滑塊(16)上設置有上推桿(17)與上圓形支撐平臺(7)上端連接，所述導向筒(8)中設置有垂直的主減振器(2-d)，Y向位移減振器(2-b)與下圓形支撐平臺(6)存在有傾斜角度，Z向位移減振器(2-c)垂直的設置在下圓形支撐平臺(6)上。
2.如權利要求1所述的一種六自由度并聯機構減振平臺，其特征在于:所述多邊形凸臺(13)上設置有類T型導向桿(18)連接在底座(5)的弧形導向槽(11)內，所述外框架(4)通過連接桿(19)與內框架(3)連接。
3.如權利要求1所述的一種六自由度并聯機構減振平臺，其特征在于:所述X向位移減振器(2-a)至少設置有兩個，Y向位移減振器(2-b)至少設置有一個，Z向位移減振器(2-c)至少設置有兩個。
4.如權利要求1所述的一種六自由度并聯機構減振平臺，其特征在于:所述導向筒(8)沿軸向設置有一個觀察口 21，所述導向筒(8 )沿周向還設置有分布均勻的定位肋20。
5.如權利要求1所述的一種六自由度并聯機構減振平臺，其特征在于:所述的減振器(2)包括、減振器活塞桿(22)、減振器工作缸(23)、減振器底座(24)、減振器活塞(25)，所述減振器活塞桿(22 )的上端連接有減振器球殼(26 )，下端與減振器活塞(25 )固定連接，所述的減振器活塞(25)位于減振器工作缸(23)內，所述的減振器工作缸(23)的上端設置有活塞桿導向套(27)和活塞桿密封圈(28)，所述的減振器工作缸(23)的內部還設置有導通管(29)，所述的導通管(29)穿過減振器活塞(25)，所述減振器活塞(25)上布置有密封軸承(30)，供導通管(29)穿過，并保證導通管(29)可以轉動活動，密封軸承(30)的外圓包裹有密封圈(31)，所述導通管(29)位于減振器工作缸(23)的底部外圓上并套有密封套(32)，密封套(32)的外圓面套有流量控制閥(33)，所述減振器底座(24)內布置有調檔機構。
6.如權利要求5所述的一種六自由度并聯機構減振平臺，其特征在于:所述調檔機構包括減振器調檔手柄(34)、減振器調檔桿(35)、錐齒輪副(36)以及圓錐齒輪(37)，所述錐齒輪副(36)上設置有兩個圓錐齒輪(37)分別與導通管(29)的下端和減振器調檔桿(35)的前端固定連接，減振器調檔桿(35)的后端與減振器調檔手柄(34)固定連接。
7.如權利要求5所述的一種六自由度并聯機構減振平臺，其特征在于:所述的密封套(32)、導通管導向套(38)和導通管(29)上設有對應的一組控制流量的矩形孔(39)，即所述的導通管導向套上的矩形孔是導向套矩形孔，導通管上的矩形孔是導通管液流控制矩形孔，所述的矩形孔的孔徑大小不同。
【文檔編號】F16M11/18GK104214484SQ201410374157
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2014年8月1日
【發明者】時培成, 聶高法, 肖平, 李震, 李文江, 奚琳, 李仁軍, 漆小敏 申請人:安徽工程大學