六维抗冲隔振系统及其制造方法技术方案

本发明专利技术公开了一种六维抗冲隔振系统及其制造方法，该系统包括由支撑体、中间悬架、支撑平台以及三者之间连接的支链构成的两个并联机构以及连接于并联机构中的阻尼机构，利用并联机构在奇异形位刚度在设定自由度方向接近于零的特性，从空间六自由度上分配并联机构的约束力方向和阻尼器的阻尼力方向，实现系统在刚度最小的自由度方向上阻尼最大，从而解决了任意自由度方向的振动与大冲击的隔离问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，该系统包括由支撑体、中间悬架、支撑平台以及三者之间连接的支链构成的两个并联机构以及连接于并联机构中的阻尼机构，利用并联机构在奇异形位刚度在设定自由度方向接近于零的特性，从空间六自由度上分配并联机构的约束力方向和阻尼器的阻尼力方向，实现系统在刚度最小的自由度方向上阻尼最大，从而解决了任意自由度方向的振动与大冲击的隔离问题。【专利说明】
本专利技术涉及减振装置。
技术介绍
现有技术中存在以并联机构形式制造的用于降低空间六自由度振动的减振装置，如中国专利CN102705429A中公开的一种六自由度振动阻尼减振机构，该减振机构包括上、下分布的平板结构的动平台、定平台，动平台通过六个并联的阻尼装置弹性浮动支撑于定平台之上，阻尼装置具体是由弹簧和液压阻尼器构成的单自由度的阻尼移动副，各阻尼装置的上、下两端通过球铰分别与动平台、定平台铰接。现有技术中的此类以并联机构形式制造的减振装置在使用时，将物体固定在动平台上，动平台做六自由度方向的运动将受到阻尼装置的阻碍，从而减少动平台上所固定物体的振动；但是现有技术存在两个方面的问题:①隔振与隔冲的目标之间存在着矛盾，隔振是一个稳态过程，隔冲则是一个瞬态过程，二者对系统特性的要求有很大不同，隔振要求系统的刚度越低越好，但这会加大冲击相对位移；阻尼比，隔振要求在0.1左右，隔冲则要求达到0.4以上。另外，仅就冲击隔离而言也存在矛盾，减小相对位移要求系统具有硬特性非线性刚度，减小加速度传递率则要求系统具有软特性非线性刚度。②对于六维方向(六自由度方向)的抗冲隔振设计，极易发生冗余、干涉等问题，进而削弱某些方向的隔振能力，各方向的隔振性能难以均衡。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既具有低刚度又具有大阻尼抗冲性的六维抗冲隔振系统，并同时提供该六维抗冲隔振系统的制造方法。本专利技术的六维抗冲隔振系统的技术方案是:一种六维抗冲隔振系统，包括机构本体，所述机构本体具有通过其中心的竖直的基准轴线、以所述基准轴线为中心并处于水平平面上的基准正三角形及通过该基准正三角形各角平分线的竖直设置的基准对称平面，所述机构本体包括围绕所述基准轴线分设于所述基准正三角形三个角部的三个支撑体、与基准轴线同心设置的用于承接载荷的支撑平台及与所述基准轴线同心的设置于所述支撑体与支撑平台之间的中间悬架，所述支撑体、中间悬架通过绕基准轴线均匀的竖向设置的三组悬架支链连接成处于或接近相应奇异形位的第一并联机构，每组的悬架支链由两条相对于所述基准对称平面镜像对称的上悬架支链和一条位于基准对称平面内的下悬架支链组成；所述中间悬架、支撑平台之间通过绕基准轴线均匀的横向设置的三组平台支链连接成处于或接近相应奇异形位的第二并联机构，每组由两条相对于基准对称平面镜像对称设置的平台支链组成；上述各支链是由刚性或弹性连杆及设于连杆两端的与相应台、架以球副铰接的球铰组成；在支撑体、中间悬架和支撑平台之间还连接有阻尼机构，所述阻尼机构包括连接于所述支撑体与中间悬架之间的多个绕基准轴线均匀分布并横向设置的第一阻尼器及连接于所述中间悬架与支撑平台之间的多个绕基准轴线均匀分布并竖向设置的第二阻尼器，各阻尼器两端均设有与相应台、架以球副铰接的球铰；在所述系统中还设有坐标原点处于基准轴线上且其Z轴与基准轴线重合的空间坐标系，所述的第一并联机构处于稳定状态时各悬架支链对中间悬架在Z轴平移方向和沿X、Y轴旋转方向施加约束力，所述第一阻尼器对中间悬架在Z轴旋转方向和X、Y轴平移方向施加阻尼力；所述第二并联机构处于稳定状态时其平台支链对支撑平台在X、Y轴平移方向以及绕Z轴旋转方向施加约束力，所述第二阻尼器对支撑平台在在Z轴平移方向以及绕X、Y轴旋转方向施加阻尼力。所述支链的连杆是刚度可调的McKibben型气动肌肉。所述的上悬架支链自上而下斜拉连接于支撑体顶部与中间悬架顶部之间，所述下悬架支链自下而上斜拉连接于对应的支撑体底部与中间悬架底部之间；每组的两条上悬架支链连接支撑体的上球铰位于或靠近所述基准正三角形的三个角部；第二并联机构中每组的两条平台支链于支撑平台上的连接点之间的连线围成与所述基准正三角形相似且对应边平行的正三角形；所述第一阻尼器设有六个并由外向内连接于支撑体与中间悬架之间，该六个第一阻尼器两两分为一组，每组的两第一阻尼器相对于基准对称平面互为镜像对称，且每组的两第一阻尼器于支撑体上的连接点靠近或位于基准正三角形的对应角部；所述第二阻尼器设有三个，相邻的两第二阻尼器相对于所述基准对称平面互为镜像对称。所述支撑体包括平板状的底座和竖直的固定立设于底座上的三根立柱，所述中间悬架是轴线与所述基准轴线重合的圆环体，该中间悬架设置于底座上方并位于三根立柱所围设的空间之内，所述支撑平台是由处于中间悬架与底座之间与所述基准轴线同心设置的底板和凸设于底板上端面中心位置处的凸台构成；所述各上悬架支链两端分别连接于立柱顶端和中间悬架顶面上，所述各下悬架支链两端分别连接于立柱底端和中间悬架底面上，所述各平台支链两端分别连接于中间悬架的内周面和支撑平台的凸台的外周面上，所述第一阻尼器两端分别连接于立柱中部和中间悬架的外周面上，所述各第二阻尼器两端分别连接于所述支撑平台的底板的顶面和中间悬架的底面上。所述底板为中心线与基准轴线重合、形状与基准正三角形相似的正三角形平板状结构，所述各第二阻尼器下端分别连接于接底板的三个角部，所述凸台为轴线与基准轴线重合的圆柱状结构，所述凸台顶部穿入中间悬架的中心孔内。本专利技术的六维抗冲隔振系统的制造方法的技术方案是:六维抗冲隔振系统的制造方法，其特征在于，(I)搭建六维抗冲隔振系统的机构本体，所述机构本体具有通过其中心的竖直的基准轴线、以所述基准轴线为中心并处于水平平面上的基准正三角形及通过该基准正三角形各角平分线的竖直设置的基准对称平面，所述机构本体包括围绕所述基准轴线分设于所述基准正三角形三个角部的三个支撑体、与基准轴线同心设置的用于承接载荷的支撑平台及与所述基准轴线同心的设置于所述支撑体与支撑平台之间的中间悬架，所述支撑体、中间悬架通过绕基准轴线均匀的竖向设置的三组悬架支链连接成处于或接近相应奇异形位的第一并联机构，每组的悬架支链由两条相对于基准对称平面镜像对称的上悬架支链和一条位于基准对称平面内的下悬架支链组成，所述中间悬架、支撑平台之间通过绕基准轴线均匀的横向设置的三组平台支链连接成处于或接近相应奇异形位的第二并联机构，每组由两条相对于基准对称平面镜像对称设置的平台支链组成，上述各支链是由刚性或弹性连杆及设于连杆两端的与相应台、架以球副铰接的球铰组成，在支撑体、中间悬架和支撑平台之间还连接有阻尼机构，所述阻尼机构包括连接于所述支撑体与中间悬架之间的多个绕基准轴线均匀分布并横向设置的第一阻尼器及连接于所述中间悬架与支撑平台之间的多个绕基准轴线均匀分布并竖向设置的第二阻尼器，各阻尼器两端均设有与相应台、架以球副铰接的球铰，在所述系统中还设有坐标原点处于基准轴线上且其Z轴与基准轴线重合的空间坐标系，所述的第一并联机构处于稳定状态时各悬架支链对中间悬架在Z轴平移方向和沿X、Y轴旋转方向施加约束力，所述第一阻尼器对中间悬架在Z轴旋转方向和X、Y轴平移方向施加阻尼力，所述第二并联机构处于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六维抗冲隔振系统，包括机构本体，其特征在于：所述机构本体具有通过其中心的竖直的基准轴线、以所述基准轴线为中心并处于水平平面上的基准正三角形及通过该基准正三角形各角平分线的竖直设置的基准对称平面，所述机构本体包括围绕所述基准轴线分设于所述基准正三角形三个角部的三个支撑体、与基准轴线同心设置的用于承接载荷的支撑平台及与所述基准轴线同心的设置于所述支撑体与支撑平台之间的中间悬架，所述支撑体、中间悬架通过绕基准轴线均匀的竖向设置的三组悬架支链连接成处于或接近相应奇异形位的第一并联机构，每组的悬架支链由两条相对于所述基准对称平面镜像对称的上悬架支链和一条位于基准对称平面内的下悬架支链组成；所述中间悬架、支撑平台之间通过绕基准轴线均匀的横向设置的三组平台支链连接成处于或接近相应奇异形位的第二并联机构，每组由两条相对于基准对称平面镜像对称设置的平台支链组成；上述各支链是由刚性或弹性连杆及设于连杆两端的与相应台、架以球副铰接的球铰组成；在支撑体、中间悬架和支撑平台之间还连接有阻尼机构，所述阻尼机构包括连接于所述支撑体与中间悬架之间的多个绕基准轴线均匀分布并横向设置的第一阻尼器及连接于所述中间悬架与支撑平台之间的多个绕基准轴线均匀分布并竖向设置的第二阻尼器，各阻尼器两端均设有与相应台、架以球副铰接的球铰；在所述系统中还设有坐标原点处于基准轴线上且其Z轴与基准轴线重合的空间坐标系，所述的第一并联机构处于稳定状态时各悬架支链对中间悬架在Z轴平移方向和沿X、Y轴旋转方向施加约束力，所述第一阻尼器对中间悬架在Z轴旋转方向和X、Y轴平移方向施加阻尼力；所述第二并联机构处于稳定状态时其平台支链对支撑平台在X、Y轴平移方向以及绕Z轴旋转方向施加约束力，所述第二阻尼器对支撑平台在在Z轴平移方向以及绕X、Y轴旋转方向施加阻尼力。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘延斌，韩秀英，李志松，底复龑，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41