一种正负刚度并联三平移振动与冲击隔离平台制造技术

本发明专利技术公开了一种正负刚度并联三平移振动与冲击隔离平台，属于多轴振动控制技术和装置领域，包括上平台（１）、下平台（９）、８条弹性支链结构和硅胶磁流变阻尼器（１１）；８条弹性支链结构按４点正交对称支撑方式两两固定于上平台（１）和下平台（９）之间，每点的两条所述弹性支链结构的轴线相互垂直；硅胶磁流变阻尼器（１１）设置于上平台（１）和下平台（９）之间的几何中心处。本发明专利技术可广泛应用于航空、航天、兵器、车辆、船舶、建筑、核工业、机械工业、光学工业、半导体工业、感光化学等领域仪器设备。本发明专利技术具有承载能力大、稳定性高、体积小、固有频率低、阻尼可控，制作和维护成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三平移多轴向缓冲减振装置，属于多轴振动控制技术和装置领 域。
技术介绍
机械振动与冲击按其空间作用方向划分，可分为单轴向和多轴向两种形式。现代 工业的发展使得动力机械设备功率日益增大、转速加快、刚度相对减小、精度要求越来越 高，同时结构日趋轻薄、复杂化和大型化，导致振源能量不断强化、振动环境复杂化、空间 化，使得多轴向振动危害问题日益突出，直接影响高精度精密加工精度、精密仪器的测量和 控制精度、仪表器械的使用性能，加剧构件的疲劳与磨损，缩短仪器设备的使用寿命，危害 人体健康和舒适性，严重时还会引起灾难性破坏。例如，移动载运工具方面高分辨率惯性 导航和制导仪表在性能测试和使用过程时，对环境多轴向振动与冲击(特别是低频振动和 倾斜)的要求极严；军事雷达天线、摄像机、瞄准器、实战军事武器平台等都要求高精度的、 稳定的操作平台，才能满足现代武器的作战时间短、空域强的特点，然而机动作战中的野外 环境使得上述设备经受剧烈的多轴向振动，严重影响操作平台的平稳性，从而影响整个武 器系统的跟踪、瞄准和发射精度；航天领域火箭发射时的高速推进、空气动力和振动耦合， 使得运载火箭及其内部有效载荷承受巨大的多轴向振动与冲击载荷，太空干涉测量仪、空 间望远镜、空间天线、太空摄像机、卫星遥感器等在轨运行时，受到反冲作用轮、重力梯度、 太阳辐射压力及设备操作等因素影响产生微幅多轴向振动与冲击，由于距离远，环境微小 的振动会引起很大的误差，影响其工作性能；座椅、担架等常规仪器设备由于移动载运工具 行驶自然环境因素、操控和内部动力设备干扰等因素影响，导致其常规搭载设备多轴向振 动与冲击显著，对搭载设备和人体健康及舒适性都产生了严重的影响；高精度精密加工与 精密仪器设备方面如微机电系统(MEMS)的加工、检测和装配，光刻机刻划光栅，感光化学 中胶片上乳剂涂层，半导体制成电路生产方面大规模集成芯片、声表面波器件、激光全息光 栅、彩色显象管的阴罩等的加工、伺服磁盘的录磁等高精度精密加工过程和原子显微镜、曝 光机、精密分析天平、光谱仪等精密仪器由于受到大地脉动、交通运输、人员走动和本身内 部激励源作用，使其处于多轴向振动与冲击动力环境，影响其加工质量、精度和工作性能； 建筑结构及工程机械方面由于地震、风载等自然力干扰和机械设备多点、多向激励力干扰 工况作用下，导致其多轴向振动与冲击显著，对建筑结构和工程机械本身及其内部仪器设 备、周围环境和人体健康及舒适性都产生了严重的影响。随着科技的发展，仪器设备动态性能要求的不断提高，多轴向振动与冲击的危 害日益表现出来。为此，美国和我国军标及精密仪器设备振动与冲击标准中都对三平移 轴向上振动与冲击响应提出了明确的要求。但由于缺乏相应的三平移轴向减振隔振装 置，为了控制三平移轴向上振动与冲击响应水平，根据检索相关文献，一般采用的振动与 冲击控制技术如下1)采用橡胶隔振器、空气弹簧隔振器、钢丝绳隔振器等具有六轴向 隔振特性的隔振器组合多面布置实现，如专利“移动载体平台控制所用传感器的隔振装置(ZL03267102.4)”；2)采用橡胶隔振器、空气弹簧隔振器、钢丝绳隔振器等具有六轴向 隔振特性的隔振器组合同一平面布置、添加机构约束实现，如专利“无角位移减振装置 (ZL200420012722. 0)，，；3)采用单轴向减振隔振装置分层单一控制来实现，如专利“一种三 向悬挂减振座椅(ZL88212647. 4) ” ;4)采用内含弹性、阻尼元件的并联机构来实现，如专利 “航天器的整体隔振平台(ZL200610009888. 0) ”、“一种多维隔振装置(200910024448. 6)，，、 “仿橡胶多自由度弹性阻尼减振装置(ZL02258129.4)”、“一类基于混联式运动副并联 机构弹性多维减振平台(ZL200410014088. 9) ”、“磁流变半主动多自由度并联减振装置 (ZL200810122615. 6) ”。上述各种方法中，“采用内含弹性、阻尼元件的并联机构来实现”具有结构简 单，机型紧凑，精确度高，易于控制等优点，可以实现纯三平移运动输出振动控制，如专 利“仿橡胶多自由度弹性阻尼减振装置(ZL02258129. 4) ”、“一类基于混联式运动副并联 机构弹性多维减振平台(ZL200410014088.9)”、“磁流变半主动多自由度并联减振装置 (ZL200810122615. 6) ”，但是由于所选用的少自由度并联机构及其弹性元件的布置位置具 有承载能力小、运动副多、摩擦阻力大、力传递性差、稳定性差、弹性元件为单向线性元件等 缺陷，使得不能承受冲击载荷和无法实现低频振动隔离，可靠性和稳定性差，难以转化为实 际应用。此外，由于并联机构自身具有的高度非线性，使得其阻尼元件的布置位置和数量均 不利于阻尼调节和控制，实施困难。
技术实现思路
本专利技术的目的为了降低多轴向振动与冲击对航空、航天、兵器、车辆、船舶、建筑、核工业、机械工 业、光学工业、半导体工业、感光化学等领域仪器设备工作性能、可靠性、使用寿命、人体安 全性和舒适性的影响，针对现有三平移多轴向缓冲减振装置不足，本专利技术提供一种安全可 靠、能够实现空间三平移轴向减振隔振，可以保证航空、航天、兵器、车辆、船舶、建筑、核工 业、机械工业、光学工业、半导体工业、感光化学等领域仪器设备运行振动参数在标准范围 内的基于正负刚度并联和可控阻尼的三平移振动与冲击隔离平台。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下基于正负刚度并联和可控阻尼的三平移振动与冲击隔离平台，它主要包括上平 台、支架连接螺钉、上连接支架、导杆、正负刚度并联单轴向隔振装置、下连接支架、径向轴 承、销轴、下平台、阻尼器支架、硅胶磁流变阻尼器，仪器设备安放于上平台上，下平台安装 于基础地基，由上连接支架、导杆、正负刚度并联单轴向隔振装置、下连接支架、径向轴承、 销轴构成的8条弹性支链结构按4点支撑方式正交对称布置于上平台和下平台中间，由阻 尼器支架、硅胶磁流变阻尼器构成的1条可控阻尼支链布置于上平台和下平台的几何中心 处。整个平台为空间冗余三平移机构，工作过程中，当上平台或下平台受到由于各种因素而 引起的空间振动与冲击后，转化为空间三平移轴向线振动与冲击，由正负刚度并联单轴向 隔振装置的弹性元件实现缓冲、隔振，硅胶磁流变阻尼器、各运动副的摩擦阻尼消耗系统振 动能量，实现减振；从而有效、经济、可靠的降低了上平台上安放的仪器设备的三平移轴向 振动与冲击水平。本专利技术的有益效果是随着现代科学技术的日益进步、工程振动研究的深入发展、人体安全性和舒适性 要求的不断提高，现代机械设备及结构使用过程中的动态性能和动力环境要求越来越高， 传统简化的单轴向振动与冲击危害控制理论越来越不能满足工程实际需要，多轴向振动与 冲击逐渐成为影响航空、航天、兵器、车辆、船舶、建筑、核工业、机械工业、光学工业、半导体 工业、感光化学等领域仪器设备工作性能、可靠性、使用寿命、人体安全性和舒适性的主要 原因。因此，如何有效地预防和控制多轴向振动与冲击危害成为了航空、航天、兵器、车辆、 船舶、建筑、核工业、机械工业、光学工业、半导体工业、感光化学等领域面临的重要论题，也 是目前国内外振动危害控制领域急需解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正负刚度并联三平移振动与冲击隔离平台，其特征在于，包括上平台（１）、下平台（９）、８条弹性支链结构和硅胶磁流变阻尼器（１１）；所述弹性支链结构包括上连接支架（３）、导杆（４）、正负刚度并联单轴向隔振装置（５）、下连接支架（６）、径向轴承（７）、销轴（８），所述正负刚度并联单轴向隔振装置（５）通过导杆（４）连接上连接支架（３）、通过销轴（８）和径向轴承（７）连接下连接支架（６），上连接支架（３）通过支架连接螺钉（２）固定于上平台（１），下连接支架（６）通过支架连接螺钉（２）固定于下平台（９）；８条弹性支链结构按４点正交对称支撑方式两两固定于上平台（１）和下平台（９）之间，每点的两条所述弹性支链结构的轴线相互垂直；所述硅胶磁流变阻尼器（１１）通过阻尼器支架（１０）固定于上平台（１）、通过支架连接螺钉（２）下平台（９），所述硅胶磁流变阻尼器（１１）设置于上平台（１）和下平台（９）之间的几何中心处。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈修祥，马友娟，谢浚尧，李冉，史伟超，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]