【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低频隔振，尤其涉及一种仿生复合低频抗倾覆隔振器及方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、隔振器是连接设备和基础的弹性元件，用以减少和消除由设备传递到基础的振动力和由基础传递到设备的振动。隔振器被广泛应用于各种精密仪器场景，然而，传统的被动隔振系统是线性系统，仅对中高频隔振有效，对低频振动的抑制效果较差。具体的隔振效果与被动隔振系统本身的固有频率和阻尼比有关。现有的非线性隔振装置多通过并联负刚度元件以减小系统刚度，从而降低系统固有频率，使非线性隔振装置在更宽的频率范围内有效降低振动传递率，非线性能量收集系统可以从各种激励中收集能量。
3、仿生装置也被证明在隔振方面是有效的，但是现有的非线性仿生隔振器限制了系统的承载能力，这种承载能力和低频隔振在传统隔振器中是相互矛盾的，难以可控调节。
4、最新仿生隔振器多为仿腿部构型非线性隔振器，多层剪刀型隔振平台高度较高，空间体积较大，且一般需要设计多条剪刀型隔振腿来防止倾覆，结构复杂，且难以实现主动可控调节抑振。仿生折纸隔振器虽实现轻量化，但结构设计复杂，承载有限，尚未得到广泛应用。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种仿生复合低频抗倾覆隔振器及方法，通过设置仿生腿部肌肉骨骼减振结构与仿生脂肪层减振结构双层仿生隔振结构，具有不同隔振特性的各层隔振结构串联隔振，实现全频域稳定良好的隔振效果，尤其是在低频和极低频段隔振
2、在一些实施方式中，采用如下技术方案：
3、一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，包括：平行设置的第一平台、第二平台和第三平台；所述第一平台和第二平台之间通过仿生骨骼肌肉隔振组件连接，所述第二平台和第三平台之间通过仿生脂肪减震组件连接；
4、所述仿生骨骼肌肉隔振组件包括对称设置的两组隔振单元；每一组隔振单元包括：菱形结构，所述菱形结构包括两个相对且平行设置的菱形铰接件，两个菱形铰接件的各顶点位置分别通过铰接轴连接，同时每个菱形铰接件的四个顶点通过对应的铰接轴铰接；
5、菱形结构长对角线方向上的两个铰接轴之间连接第一拉伸弹簧，菱形结构的另外两个铰接轴分别通过联轴器连接直线电机；所述菱形结构长对角线方向上的两个铰接轴与第二平台之间分别连接第二拉伸弹簧，所述菱形结构长对角线方向上的两个铰接轴与第一平台之间分别连接第三拉伸弹簧。
6、作为可选的方案，所述第一拉伸弹簧、第二拉伸弹簧和第三拉伸弹簧在工作时处于预拉伸状态；
7、或者，所述第一拉伸弹簧、第二拉伸弹簧和第三拉伸弹簧均为压缩弹簧。
8、作为可选的方案，所述第一拉伸弹簧与菱形铰接件对应边的夹角α满足；所述第二拉伸弹簧和第三拉伸弹簧相对于第一拉伸弹簧对称设置；所述第二拉伸弹簧与第二平台铰接，所述第三拉伸弹簧与第一平台铰接；所述第二拉伸弹簧与第二平台之间的夹角满足：；所述第三拉伸弹簧与第一平台之间的夹角满足：。
9、作为可选的方案，所述第二拉伸弹簧和第三拉伸弹簧满足设定的刚度条件，以使得菱形结构有向上的支持力。
10、作为可选的方案，菱形结构短对角线方向上的两个铰接轴分别通过联轴器连接直线电机；其中，靠近第一平台的铰接轴连接第一直线电机，第一直线电机固定在第一平台上；靠近第二平台的铰接轴连接第二直线电机，第二直线电机固定在第二平台上；所述第一直线电机和第二直线电机同步反向运动；
11、不同菱形结构的第一直线电机或第二直线电机对菱形结构位姿的调整相互独立。
12、作为可选的方案，所述菱形铰接件的每条边上对称设有多个安装孔，在所述安装孔与对应的第一平台或第二平台之间安装拉伸弹簧。
13、作为可选的方案，在所述第一平台上与直线电机或第三拉伸弹簧连接的位置周围喷洒聚氨酯泡沫，同时，在所述位置周围按照设定的孔径和穿孔率打孔，以形成穿孔板共振吸声材料。
14、作为可选的方案，所述仿生脂肪减震组件包括：上下堆叠的双层高低柱硅胶垫，每一层高低柱硅胶垫上设有高度和直径不一的圆柱状硅胶凸台；上层高低柱硅胶垫的凸台与下层高低柱硅胶垫的凸台交错排列；所述双层高低柱硅胶垫的堆叠高度高于直线电机，每层高低柱硅胶垫外围受到限位块限位。
15、作为可选的方案，多个上述的仿生复合低频抗倾覆隔振器按照设定的规则重复排列；相邻两个所述隔振器的第二平台之间通过铰链合页或者万向连接关节进行连接。
16、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
17、一种仿生复合低频抗倾覆隔振器的隔振方法，包括：
18、通过仿生骨骼肌肉隔振组件仿腿部骨骼肌肉和关节；通过直线电机调整第一平台和第二平台的间距，从而改变第一拉伸弹簧的预拉伸量，进而改变仿生骨骼肌肉隔振组件的刚度和位姿；通过调整第二拉伸弹簧和第三拉伸弹簧的刚度使得菱形结构有向上的支持力；两组隔振单元的直线电机独立工作，能够控制第二平台在隔振物体基座水平或不平状态均始终保持水平；
19、通过仿生脂肪减震组件仿皮下多层脂肪，以抑振共振和横向剪切振动。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
21、（1）本专利技术针对目前低频段难以抑振的问题，受貘体型笨重但运动灵活、核心稳定的启发，综合貘具有与马与猪类似的运动减振特性，考虑到其维稳减振耦合机制涉及到骨骼、肌肉和关节的协同运动，因此综合仿生腿骨、肌肉群结构与貘厚重腹部脂肪层特点，设计了包括仿生骨骼肌肉隔振组件和仿生脂肪减震组件的隔振器，在仿生骨骼肌肉隔振组件中设计菱形铰接件，结合仿生脂肪减震组件的减震，可以实现对低频振动的抑制，从而实现近乎全频段的减振效果。
22、（2）本专利技术仅需两条仿生腿便可实现在减振的基础上有效防止扭转振动，本专利技术隔振器结构简单，控制方便，能够通过直线电机调整第一平台和第二平台的间距，以适应空间狭小的工况环境；通过两个直线电机独立工作，能够保证第一平台和第二平台始终处于水平状态，能够适用于激振地面不平的工况环境。本专利技术隔振器能够在简化结构的基础上进一步提升空间利用率与水平校准特性，进一步扩展该隔振器的应用范围。
23、（3）本专利技术通过将多个隔振器重复排列，可以形成不同的隔振平台形状，单个隔振器的位姿独立调整，能够充分适应被隔振仪器自身底部凹凸不平的形状，保证隔振效果。
24、本专利技术的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
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1.一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，包括：平行设置的第一平台、第二平台和第三平台；所述第一平台和第二平台之间通过仿生骨骼肌肉隔振组件连接，所述第二平台和第三平台之间通过仿生脂肪减震组件连接；
2.如权利要求1所述的一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，所述第一拉伸弹簧、第二拉伸弹簧和第三拉伸弹簧在工作时处于预拉伸状态；
3.如权利要求1所述的一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，所述第一拉伸弹簧与菱形铰接件对应边的夹角α满足；所述第二拉伸弹簧和第三拉伸弹簧相对于第一拉伸弹簧对称设置；所述第二拉伸弹簧与第二平台铰接，所述第三拉伸弹簧与第一平台铰接；所述第二拉伸弹簧与第二平台之间的夹角满足：；所述第三拉伸弹簧与第一平台之间的夹角满足：。
4.如权利要求1所述的一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，所述第二拉伸弹簧和第三拉伸弹簧满足设定的刚度条件，以使得菱形结构有向上的支持力。
5.如权利要求1所述的一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，菱形结构短对角线方向上的两个铰接轴分别通过联轴器连接直线电机；其中，靠近第一
6.如权利要求1所述的一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，所述菱形铰接件的每条边上对称设有多个安装孔，在所述安装孔与对应的第一平台或第二平台之间安装拉伸弹簧。
7.如权利要求1所述的一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，在所述第一平台上与直线电机或第三拉伸弹簧连接的位置周围喷洒聚氨酯泡沫，同时，在所述位置周围按照设定的孔径和穿孔率打孔，以形成穿孔板共振吸声材料。
8.如权利要求1所述的一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，所述仿生脂肪减震组件包括：上下堆叠的双层高低柱硅胶垫，每一层高低柱硅胶垫上设有高度和直径不一的圆柱状硅胶凸台；上层高低柱硅胶垫的凸台与下层高低柱硅胶垫的凸台交错排列；所述双层高低柱硅胶垫的堆叠高度高于直线电机，每层高低柱硅胶垫外围受到限位块限位。
9.如权利要求1所述的一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，多个权利要求1-8任一项所述的仿生复合低频抗倾覆隔振器按照设定的规则重复排列；相邻两个所述隔振器的第二平台之间通过铰链合页或者万向连接关节进行连接。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的仿生复合低频抗倾覆隔振器的隔振方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，包括：平行设置的第一平台、第二平台和第三平台；所述第一平台和第二平台之间通过仿生骨骼肌肉隔振组件连接，所述第二平台和第三平台之间通过仿生脂肪减震组件连接；
2.如权利要求1所述的一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，所述第一拉伸弹簧、第二拉伸弹簧和第三拉伸弹簧在工作时处于预拉伸状态；
3.如权利要求1所述的一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，所述第一拉伸弹簧与菱形铰接件对应边的夹角α满足；所述第二拉伸弹簧和第三拉伸弹簧相对于第一拉伸弹簧对称设置；所述第二拉伸弹簧与第二平台铰接，所述第三拉伸弹簧与第一平台铰接；所述第二拉伸弹簧与第二平台之间的夹角满足：；所述第三拉伸弹簧与第一平台之间的夹角满足：。
4.如权利要求1所述的一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，所述第二拉伸弹簧和第三拉伸弹簧满足设定的刚度条件，以使得菱形结构有向上的支持力。
5.如权利要求1所述的一种仿生复合低频抗倾覆隔振器，其特征在于，菱形结构短对角线方向上的两个铰接轴分别通过联轴器连接直线电机；其中，靠近第一平台的铰接轴连接第一直线电机，第一直线电机固定在第一平台上；靠近第二平台的铰接轴连接第二直线电机，第二直线电机固定在第...
【专利技术属性】
技术研发人员：满佳，杨硕，苏常伟，王雪仁，高晟耀，邹振海，李建勇，张艳涛，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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