六維抗沖隔振系統(tǒng)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種六維抗沖隔振系統(tǒng)及其制造方法，該系統(tǒng)包括由支撐體、中間懸架、支撐平臺(tái)以及三者之間連接的支鏈構(gòu)成的兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)以及連接于并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的阻尼機(jī)構(gòu)，利用并聯(lián)機(jī)構(gòu)在奇異形位剛度在設(shè)定自由度方向接近于零的特性，從空間六自由度上分配并聯(lián)機(jī)構(gòu)的約束力方向和阻尼器的阻尼力方向，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在剛度最小的自由度方向上阻尼最大，從而解決了任意自由度方向的振動(dòng)與大沖擊的隔離問題。
【專利說明】六維抗沖隔振系統(tǒng)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及減振裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中存在以并聯(lián)機(jī)構(gòu)形式制造的用于降低空間六自由度振動(dòng)的減振裝置，如中國(guó)專利CN102705429A中公開的一種六自由度振動(dòng)阻尼減振機(jī)構(gòu)，該減振機(jī)構(gòu)包括上、下分布的平板結(jié)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)、定平臺(tái)，動(dòng)平臺(tái)通過六個(gè)并聯(lián)的阻尼裝置彈性浮動(dòng)支撐于定平臺(tái)之上，阻尼裝置具體是由彈簧和液壓阻尼器構(gòu)成的單自由度的阻尼移動(dòng)副，各阻尼裝置的上、下兩端通過球鉸分別與動(dòng)平臺(tái)、定平臺(tái)鉸接。現(xiàn)有技術(shù)中的此類以并聯(lián)機(jī)構(gòu)形式制造的減振裝置在使用時(shí)，將物體固定在動(dòng)平臺(tái)上，動(dòng)平臺(tái)做六自由度方向的運(yùn)動(dòng)將受到阻尼裝置的阻礙，從而減少動(dòng)平臺(tái)上所固定物體的振動(dòng)；但是現(xiàn)有技術(shù)存在兩個(gè)方面的問題:①隔振與隔沖的目標(biāo)之間存在著矛盾，隔振是一個(gè)穩(wěn)態(tài)過程，隔沖則是一個(gè)瞬態(tài)過程，二者對(duì)系統(tǒng)特性的要求有很大不同，隔振要求系統(tǒng)的剛度越低越好，但這會(huì)加大沖擊相對(duì)位移；阻尼比，隔振要求在0.1左右，隔沖則要求達(dá)到0.4以上。另外，僅就沖擊隔離而言也存在矛盾，減小相對(duì)位移要求系統(tǒng)具有硬特性非線性剛度，減小加速度傳遞率則要求系統(tǒng)具有軟特性非線性剛度。②對(duì)于六維方向(六自由度方向)的抗沖隔振設(shè)計(jì)，極易發(fā)生冗余、干涉等問題，進(jìn)而削弱某些方向的隔振能力，各方向的隔振性能難以均衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種既具有低剛度又具有大阻尼抗沖性的六維抗沖隔振系統(tǒng)，并同時(shí)提供該六維抗沖隔振系統(tǒng)的制造方法。
[0004]本發(fā)明的六維抗沖隔振系統(tǒng)的技術(shù)方案是:一種六維抗沖隔振系統(tǒng)，包括機(jī)構(gòu)本體，所述機(jī)構(gòu)本體具有通過其中心的豎直的基準(zhǔn)軸線、以所述基準(zhǔn)軸線為中心并處于水平平面上的基準(zhǔn)正三角形及通過該基準(zhǔn)正三角形各角平分線的豎直設(shè)置的基準(zhǔn)對(duì)稱平面，所述機(jī)構(gòu)本體包括圍繞所述基準(zhǔn)軸線分設(shè)于所述基準(zhǔn)正三角形三個(gè)角部的三個(gè)支撐體、與基準(zhǔn)軸線同心設(shè)置的用于承接載荷的支撐平臺(tái)及與所述基準(zhǔn)軸線同心的設(shè)置于所述支撐體與支撐平臺(tái)之間的中間懸架，所述支撐體、中間懸架通過繞基準(zhǔn)軸線均勻的豎向設(shè)置的三組懸架支鏈連接成處于或接近相應(yīng)奇異形位的第一并聯(lián)機(jī)構(gòu)，每組的懸架支鏈由兩條相對(duì)于所述基準(zhǔn)對(duì)稱平面鏡像對(duì)稱的上懸架支鏈和一條位于基準(zhǔn)對(duì)稱平面內(nèi)的下懸架支鏈組成；所述中間懸架、支撐平臺(tái)之間通過繞基準(zhǔn)軸線均勻的橫向設(shè)置的三組平臺(tái)支鏈連接成處于或接近相應(yīng)奇異形位的第二并聯(lián)機(jī)構(gòu)，每組由兩條相對(duì)于基準(zhǔn)對(duì)稱平面鏡像對(duì)稱設(shè)置的平臺(tái)支鏈組成；上述各支鏈?zhǔn)怯蓜傂曰驈椥赃B桿及設(shè)于連桿兩端的與相應(yīng)臺(tái)、架以球副鉸接的球鉸組成；在支撐體、中間懸架和支撐平臺(tái)之間還連接有阻尼機(jī)構(gòu)，所述阻尼機(jī)構(gòu)包括連接于所述支撐體與中間懸架之間的多個(gè)繞基準(zhǔn)軸線均勻分布并橫向設(shè)置的第一阻尼器及連接于所述中間懸架與支撐平臺(tái)之間的多個(gè)繞基準(zhǔn)軸線均勻分布并豎向設(shè)置的第二阻尼器，各阻尼器兩端均設(shè)有與相應(yīng)臺(tái)、架以球副鉸接的球鉸；在所述系統(tǒng)中還設(shè)有坐標(biāo)原點(diǎn)處于基準(zhǔn)軸線上且其Z軸與基準(zhǔn)軸線重合的空間坐標(biāo)系，所述的第一并聯(lián)機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)各懸架支鏈對(duì)中間懸架在Z軸平移方向和沿X、Y軸旋轉(zhuǎn)方向施加約束力，所述第一阻尼器對(duì)中間懸架在Z軸旋轉(zhuǎn)方向和X、Y軸平移方向施加阻尼力；所述第二并聯(lián)機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)其平臺(tái)支鏈對(duì)支撐平臺(tái)在X、Y軸平移方向以及繞Z軸旋轉(zhuǎn)方向施加約束力，所述第二阻尼器對(duì)支撐平臺(tái)在在Z軸平移方向以及繞X、Y軸旋轉(zhuǎn)方向施加阻尼力。
[0005]所述支鏈的連桿是剛度可調(diào)的McKibben型氣動(dòng)肌肉。
[0006]所述的上懸架支鏈自上而下斜拉連接于支撐體頂部與中間懸架頂部之間，所述下懸架支鏈自下而上斜拉連接于對(duì)應(yīng)的支撐體底部與中間懸架底部之間；每組的兩條上懸架支鏈連接支撐體的上球鉸位于或靠近所述基準(zhǔn)正三角形的三個(gè)角部；第二并聯(lián)機(jī)構(gòu)中每組的兩條平臺(tái)支鏈于支撐平臺(tái)上的連接點(diǎn)之間的連線圍成與所述基準(zhǔn)正三角形相似且對(duì)應(yīng)邊平行的正三角形；所述第一阻尼器設(shè)有六個(gè)并由外向內(nèi)連接于支撐體與中間懸架之間，該六個(gè)第一阻尼器兩兩分為一組，每組的兩第一阻尼器相對(duì)于基準(zhǔn)對(duì)稱平面互為鏡像對(duì)稱，且每組的兩第一阻尼器于支撐體上的連接點(diǎn)靠近或位于基準(zhǔn)正三角形的對(duì)應(yīng)角部；所述第二阻尼器設(shè)有三個(gè)，相鄰的兩第二阻尼器相對(duì)于所述基準(zhǔn)對(duì)稱平面互為鏡像對(duì)稱。
[0007]所述支撐體包括平板狀的底座和豎直的固定立設(shè)于底座上的三根立柱，所述中間懸架是軸線與所述基準(zhǔn)軸線重合的圓環(huán)體，該中間懸架設(shè)置于底座上方并位于三根立柱所圍設(shè)的空間之內(nèi)，所述支撐平臺(tái)是由處于中間懸架與底座之間與所述基準(zhǔn)軸線同心設(shè)置的底板和凸設(shè)于底板上端面中心位置處的凸臺(tái)構(gòu)成；所述各上懸架支鏈兩端分別連接于立柱頂端和中間懸架頂面上，所述各下懸架支鏈兩端分別連接于立柱底端和中間懸架底面上，所述各平臺(tái)支鏈兩端分別連接于中間懸架的內(nèi)周面和支撐平臺(tái)的凸臺(tái)的外周面上，所述第一阻尼器兩端分別連接于立柱中部和中間懸架的外周面上，所述各第二阻尼器兩端分別連接于所述支撐平臺(tái)的底板的頂面和中間懸架的底面上。
[0008]所述底板為中心線與基準(zhǔn)軸線重合、形狀與基準(zhǔn)正三角形相似的正三角形平板狀結(jié)構(gòu)，所述各第二阻尼器下端分別連接于接底板的三個(gè)角部，所述凸臺(tái)為軸線與基準(zhǔn)軸線重合的圓柱狀結(jié)構(gòu)，所述凸臺(tái)頂部穿入中間懸架的中心孔內(nèi)。
[0009]本發(fā)明的六維抗沖隔振系統(tǒng)的制造方法的技術(shù)方案是:六維抗沖隔振系統(tǒng)的制造方法，其特征在于，
[0010](I)搭建六維抗沖隔振系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)本體，所述機(jī)構(gòu)本體具有通過其中心的豎直的基準(zhǔn)軸線、以所述基準(zhǔn)軸線為中心并處于水平平面上的基準(zhǔn)正三角形及通過該基準(zhǔn)正三角形各角平分線的豎直設(shè)置的基準(zhǔn)對(duì)稱平面，所述機(jī)構(gòu)本體包括圍繞所述基準(zhǔn)軸線分設(shè)于所述基準(zhǔn)正三角形三個(gè)角部的三個(gè)支撐體、與基準(zhǔn)軸線同心設(shè)置的用于承接載荷的支撐平臺(tái)及與所述基準(zhǔn)軸線同心的設(shè)置于所述支撐體與支撐平臺(tái)之間的中間懸架，所述支撐體、中間懸架通過繞基準(zhǔn)軸線均勻的豎向設(shè)置的三組懸架支鏈連接成處于或接近相應(yīng)奇異形位的第一并聯(lián)機(jī)構(gòu)，每組的懸架支鏈由兩條相對(duì)于基準(zhǔn)對(duì)稱平面鏡像對(duì)稱的上懸架支鏈和一條位于基準(zhǔn)對(duì)稱平面內(nèi)的下懸架支鏈組成，所述中間懸架、支撐平臺(tái)之間通過繞基準(zhǔn)軸線均勻的橫向設(shè)置的三組平臺(tái)支鏈連接成處于或接近相應(yīng)奇異形位的第二并聯(lián)機(jī)構(gòu)，每組由兩條相對(duì)于基準(zhǔn)對(duì)稱平面鏡像對(duì)稱設(shè)置的平臺(tái)支鏈組成，上述各支鏈?zhǔn)怯蓜傂曰驈椥赃B桿及設(shè)于連桿兩端的與相應(yīng)臺(tái)、架以球副鉸接的球鉸組成，在支撐體、中間懸架和支撐平臺(tái)之間還連接有阻尼機(jī)構(gòu)，所述阻尼機(jī)構(gòu)包括連接于所述支撐體與中間懸架之間的多個(gè)繞基準(zhǔn)軸線均勻分布并橫向設(shè)置的第一阻尼器及連接于所述中間懸架與支撐平臺(tái)之間的多個(gè)繞基準(zhǔn)軸線均勻分布并豎向設(shè)置的第二阻尼器，各阻尼器兩端均設(shè)有與相應(yīng)臺(tái)、架以球副鉸接的球鉸，在所述系統(tǒng)中還設(shè)有坐標(biāo)原點(diǎn)處于基準(zhǔn)軸線上且其Z軸與基準(zhǔn)軸線重合的空間坐標(biāo)系，所述的第一并聯(lián)機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)各懸架支鏈對(duì)中間懸架在Z軸平移方向和沿X、Y軸旋轉(zhuǎn)方向施加約束力，所述第一阻尼器對(duì)中間懸架在Z軸旋轉(zhuǎn)方向和X、Y軸平移方向施加阻尼力，所述第二并聯(lián)機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)其平臺(tái)支鏈對(duì)支撐平臺(tái)在X、Y軸平移方向以及繞Z軸旋轉(zhuǎn)方向施加約束力，所述第二阻尼器對(duì)支撐平臺(tái)在在Z軸平移方向以及繞X、Y軸旋轉(zhuǎn)方向施加阻尼力；
[0011](2)建立系統(tǒng)坐標(biāo)系，所述系統(tǒng)坐標(biāo)系包括坐標(biāo)原點(diǎn)沿基準(zhǔn)軸線上、下布設(shè)的支撐平臺(tái)坐標(biāo)系Om-XmYmZm和基礎(chǔ)坐標(biāo)系Ob-XbYbZb以及坐標(biāo)原點(diǎn)任意設(shè)置的慣性坐標(biāo)系0-ΧΥΖ，其中，支撐平臺(tái)坐標(biāo)系Om-XmYmZm的坐標(biāo)原點(diǎn)Om設(shè)于支撐平臺(tái)上，基礎(chǔ)坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)于所述基準(zhǔn)正三角形的中心，支撐平臺(tái)坐標(biāo)系Om-XmYmZm和基礎(chǔ)坐標(biāo)系Ob-XbYbZb的Z軸均沿基準(zhǔn)軸線朝上延伸，各坐標(biāo)系的X軸與Y軸對(duì)應(yīng)空間平行；
[0012](3)求解出剛度矩陣、阻尼矩陣以及質(zhì)量矩陣，當(dāng)支撐平臺(tái)上放置被隔對(duì)象并處于平衡位置時(shí)，設(shè):各支鏈的剛度值為kl、k2、k3……，各阻尼器的阻尼系數(shù)為Cl、C2, C3……，被隔對(duì)象的總質(zhì)量為m，Ix 、Iy、Iz為被隔對(duì)象相對(duì)于支撐平臺(tái)坐標(biāo)系Om-XmYmZm中的Xm、Ym、Zm 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Ixy、Iyz、Izx (Ixy = Iyx、iyz = Izy、izx = Ixz)為被隔對(duì)象相對(duì)于 Xm、Ym、Z?^的質(zhì)量慣性積，λ為每組的2條上懸架支鏈之一與對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)對(duì)稱平面之間的夾角，μ為任一下懸架支鏈與對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)軸線之間的夾角，n為任一上懸架支鏈與對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)軸線之間的夾角，σ為放置被隔對(duì)象前某個(gè)平臺(tái)支鏈位置與放置被隔對(duì)象后該平臺(tái)支鏈的位置之間的夾角，α為每組的2個(gè)第一阻尼器之一與基準(zhǔn)對(duì)稱平面之間的夾角，d為任一第一阻尼器與支撐體的連接點(diǎn)相距對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)軸線的距離，R為中間懸架的半徑；
[0013]系統(tǒng)的剛度矩陣為
【權(quán)利要求】
1.一種六維抗沖隔振系統(tǒng)，包括機(jī)構(gòu)本體，其特征在于:所述機(jī)構(gòu)本體具有通過其中心的豎直的基準(zhǔn)軸線、以所述基準(zhǔn)軸線為中心并處于水平平面上的基準(zhǔn)正三角形及通過該基準(zhǔn)正三角形各角平分線的豎直設(shè)置的基準(zhǔn)對(duì)稱平面，所述機(jī)構(gòu)本體包括圍繞所述基準(zhǔn)軸線分設(shè)于所述基準(zhǔn)正三角形三個(gè)角部的三個(gè)支撐體、與基準(zhǔn)軸線同心設(shè)置的用于承接載荷的支撐平臺(tái)及與所述基準(zhǔn)軸線同心的設(shè)置于所述支撐體與支撐平臺(tái)之間的中間懸架，所述支撐體、中間懸架通過繞基準(zhǔn)軸線均勻的豎向設(shè)置的三組懸架支鏈連接成處于或接近相應(yīng)奇異形位的第一并聯(lián)機(jī)構(gòu)，每組的懸架支鏈由兩條相對(duì)于所述基準(zhǔn)對(duì)稱平面鏡像對(duì)稱的上懸架支鏈和一條位于基準(zhǔn)對(duì)稱平面內(nèi)的下懸架支鏈組成；所述中間懸架、支撐平臺(tái)之間通過繞基準(zhǔn)軸線均勻的橫向設(shè)置的三組平臺(tái)支鏈連接成處于或接近相應(yīng)奇異形位的第二并聯(lián)機(jī)構(gòu)，每組由兩條相對(duì)于基準(zhǔn)對(duì)稱平面鏡像對(duì)稱設(shè)置的平臺(tái)支鏈組成；上述各支鏈?zhǔn)怯蓜傂曰驈椥赃B桿及設(shè)于連桿兩端的與相應(yīng)臺(tái)、架以球副鉸接的球鉸組成；在支撐體、中間懸架和支撐平臺(tái)之間還連接有阻尼機(jī)構(gòu)，所述阻尼機(jī)構(gòu)包括連接于所述支撐體與中間懸架之間的多個(gè)繞基準(zhǔn)軸線均勻分布并橫向設(shè)置的第一阻尼器及連接于所述中間懸架與支撐平 臺(tái)之間的多個(gè)繞基準(zhǔn)軸線均勻分布并豎向設(shè)置的第二阻尼器，各阻尼器兩端均設(shè)有與相應(yīng)臺(tái)、架以球副鉸接的球鉸；在所述系統(tǒng)中還設(shè)有坐標(biāo)原點(diǎn)處于基準(zhǔn)軸線上且其Z軸與基準(zhǔn)軸線重合的空間坐標(biāo)系，所述的第一并聯(lián)機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)各懸架支鏈對(duì)中間懸架在Z軸平移方向和沿X、Y軸旋轉(zhuǎn)方向施加約束力，所述第一阻尼器對(duì)中間懸架在Z軸旋轉(zhuǎn)方向和X、Y軸平移方向施加阻尼力；所述第二并聯(lián)機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)其平臺(tái)支鏈對(duì)支撐平臺(tái)在X、Y軸平移方向以及繞Z軸旋轉(zhuǎn)方向施加約束力，所述第二阻尼器對(duì)支撐平臺(tái)在在Z軸平移方向以及繞X、Y軸旋轉(zhuǎn)方向施加阻尼力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六維抗沖隔振系統(tǒng)，其特征在于:所述支鏈的連桿是剛度可調(diào)的McKibben型氣動(dòng)肌肉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的六維抗沖隔振系統(tǒng)，其特征在于:所述的上懸架支鏈自上而下斜拉連接于支撐體頂部與中間懸架頂部之間，所述下懸架支鏈自下而上斜拉連接于對(duì)應(yīng)的支撐體底部與中間懸架底部之間；每組的兩條上懸架支鏈連接支撐體的上球鉸位于或靠近所述基準(zhǔn)正三角形的三個(gè)角部；第二并聯(lián)機(jī)構(gòu)中每組的兩條平臺(tái)支鏈于支撐平臺(tái)上的連接點(diǎn)之間的連線圍成與所述基準(zhǔn)正三角形相似且對(duì)應(yīng)邊平行的正三角形；所述第一阻尼器設(shè)有六個(gè)并由外向內(nèi)連接于支撐體與中間懸架之間，該六個(gè)第一阻尼器兩兩分為一組，每組的兩第一阻尼器相對(duì)于基準(zhǔn)對(duì)稱平面互為鏡像對(duì)稱，且每組的兩第一阻尼器于支撐體上的連接點(diǎn)靠近或位于基準(zhǔn)正三角形的對(duì)應(yīng)角部；所述第二阻尼器設(shè)有三個(gè)，相鄰的兩第二阻尼器相對(duì)于所述基準(zhǔn)對(duì)稱平面互為鏡像對(duì)稱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的六維抗沖隔振系統(tǒng)，其特征在于:所述支撐體包括平板狀的底座和豎直的固定立設(shè)于底座上的三根立柱，所述中間懸架是軸線與所述基準(zhǔn)軸線重合的圓環(huán)體，該中間懸架設(shè)置于底座上方并位于三根立柱所圍設(shè)的空間之內(nèi)，所述支撐平臺(tái)是由處于中間懸架與底座之間與所述基準(zhǔn)軸線同心設(shè)置的底板和凸設(shè)于底板上端面中心位置處的凸臺(tái)構(gòu)成；所述各上懸架支鏈兩端分別連接于立柱頂端和中間懸架頂面上，所述各下懸架支鏈兩端分別連接于立柱底端和中間懸架底面上，所述各平臺(tái)支鏈兩端分別連接于中間懸架的內(nèi)周面和支撐平臺(tái)的凸臺(tái)的外周面上，所述第一阻尼器兩端分別連接于立柱中部和中間懸架的外周面上，所述各第二阻尼器兩端分別連接于所述支撐平臺(tái)的底板的頂面和中間懸架的底面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的六維抗沖隔振系統(tǒng)，其特征在于:所述底板為中心線與基準(zhǔn)軸線重合、形狀與基準(zhǔn)正三角形相似的正三角形平板狀結(jié)構(gòu)，所述各第二阻尼器下端分別連接于接底板的三個(gè)角部，所述凸臺(tái)為軸線與基準(zhǔn)軸線重合的圓柱狀結(jié)構(gòu)，所述凸臺(tái)頂部穿入中間懸架的中心孔內(nèi)。
6.六維抗沖隔振系統(tǒng)的制造方法，其特征在于， (1)搭建六維抗沖隔振系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)本體，所述機(jī)構(gòu)本體具有通過其中心的豎直的基準(zhǔn)軸線、以所述基準(zhǔn)軸線為中心并處于水平平面上的基準(zhǔn)正三角形及通過該基準(zhǔn)正三角形各角平分線的豎直設(shè)置的基準(zhǔn)對(duì)稱平面，所述機(jī)構(gòu)本體包括圍繞所述基準(zhǔn)軸線分設(shè)于所述基準(zhǔn)正三角形三個(gè)角部的三個(gè)支撐體、與基準(zhǔn)軸線同心設(shè)置的用于承接載荷的支撐平臺(tái)及與所述基準(zhǔn)軸線同心的設(shè)置于所述支撐體與支撐平臺(tái)之間的中間懸架，所述支撐體、中間懸架通過繞基準(zhǔn)軸線均勻的豎向設(shè)置的三組懸架支鏈連接成處于或接近相應(yīng)奇異形位的第一并聯(lián)機(jī)構(gòu)，每組的懸架支鏈由兩條相對(duì)于基準(zhǔn)對(duì)稱平面鏡像對(duì)稱的上懸架支鏈和一條位于基準(zhǔn)對(duì)稱平面內(nèi)的下懸架支鏈組成，所述中間懸架、支撐平臺(tái)之間通過繞基準(zhǔn)軸線均勻的橫向設(shè)置的三組平臺(tái)支鏈連接成處于或接近相應(yīng)奇異形位的第二并聯(lián)機(jī)構(gòu)，每組由兩條相對(duì)于基準(zhǔn)對(duì)稱平面鏡像對(duì)稱設(shè)置的平臺(tái)支鏈組成，上述各支鏈?zhǔn)怯蓜傂曰驈椥赃B桿及設(shè)于連桿兩端的與相應(yīng)臺(tái)、架以球副鉸接的球鉸組成，在支撐體、中間懸架和支撐平臺(tái)之間還連接有阻尼機(jī)構(gòu)，所述阻尼機(jī)構(gòu)包括連接于所述支撐體與中間懸架之間的多個(gè)繞基準(zhǔn)軸線均勻分布并橫向設(shè)置的第一阻尼器及連接于所述中間懸架與支撐平臺(tái)之間的多個(gè)繞基準(zhǔn)軸線均勻分布并豎向設(shè)置的第二阻尼器，各阻尼器兩端均設(shè)有與相應(yīng)臺(tái)、架以球副鉸接的球鉸，在所述系統(tǒng)中還設(shè)有坐標(biāo)原點(diǎn)處于基準(zhǔn)軸線上且其Z軸與基準(zhǔn)軸線重合的空間坐標(biāo)系，所述的第一并聯(lián)機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)各懸架支鏈對(duì)中間懸架在Z軸平移方向和沿X、Y軸旋轉(zhuǎn)方向施加約束力，所述第一阻尼器對(duì)中間懸架在Z軸旋轉(zhuǎn)方向和X、Y軸平移方向施加阻尼力，所述第二并聯(lián)機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)其平臺(tái)支鏈對(duì)支撐平臺(tái)在X、Y軸平移方向以及繞Z軸旋轉(zhuǎn)方向施加約束力，所述第二阻尼器對(duì)支撐平臺(tái)在在Z軸平移方向以及繞X、Y軸旋轉(zhuǎn)方向施加阻尼力； (2)建立系統(tǒng)坐標(biāo)系，所述系統(tǒng)坐標(biāo)系包括坐標(biāo)原點(diǎn)沿基準(zhǔn)軸線上、下布設(shè)的支撐平臺(tái)坐標(biāo)系Om-XmYmZm和基礎(chǔ)坐標(biāo)系Ob-XbYbZb以及坐標(biāo)原點(diǎn)任意設(shè)置的慣性坐標(biāo)系0-ΧΥΖ，其中，支撐平臺(tái)坐標(biāo)系Om-XmYmZm的坐標(biāo)原點(diǎn)OmS于支撐平臺(tái)上，基礎(chǔ)坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)于所述基準(zhǔn)正三角形的中心，支撐平臺(tái)坐標(biāo)系Om-XmYmZm和基礎(chǔ)坐標(biāo)系Ob-XbYbZb的Z軸均沿基準(zhǔn)軸線朝上延伸，各坐標(biāo)系的X軸與Y軸分別對(duì)應(yīng)空間平行； (3)求解出剛度矩陣、阻尼矩陣以及質(zhì)量矩陣，當(dāng)支撐平臺(tái)上放置被隔對(duì)象并處于平衡位置時(shí)，設(shè):各支鏈的剛度值為kl、k2、k3……，各阻尼器的阻尼系數(shù)為Cl、C2, C3……，被隔對(duì)象的總質(zhì)量為m，Ix、Iy、Iz為被隔對(duì)象相對(duì)于支撐平臺(tái)坐標(biāo)系Om-XmYmZm中的Xm、Ym、Zm軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Ixy、Iyz、Izx (Ixy = Iyx、Iyz = Izy、Izx = Ixz)為被隔對(duì)象相對(duì)于xm、Ym> Zm軸的質(zhì)量慣性積，λ為每組的2條上懸架支鏈之一與對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)對(duì)稱平面之間的夾角，μ為任一下懸架支鏈與對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)軸線之間的夾角，η為任一上懸架支鏈與對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)軸線之間的夾角，O為放置被隔對(duì)象前某個(gè)平臺(tái)支鏈位置與放置被隔對(duì)象后該平臺(tái)支鏈的位置之間的夾角，α為每組的2個(gè)第一阻尼器之一與基準(zhǔn)對(duì)稱平面之間的夾角，d為任一第一阻尼器與支撐體的連接點(diǎn)相距對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)軸線的距離，R為中間懸架的半徑； 系統(tǒng)的剛度矩陣為
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的六維抗沖隔振系統(tǒng)的制造方法，其特征在于，所述的各支鏈?zhǔn)怯蓜偠瓤烧{(diào)的McKibben型氣動(dòng)肌肉及其兩端設(shè)置的球鉸組成，所述氣動(dòng)肌肉的剛度通過調(diào)節(jié)充氣壓力來實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的六維抗沖隔振系統(tǒng)的制造方法，其特征在于，所述的上懸架支鏈自上而下斜拉連接于支撐體頂部與中間懸架頂部之間，所述下懸架支鏈自下而上斜拉連接于對(duì)應(yīng)的支撐體底部與中間懸架底部之間，每組的兩條上懸架支鏈連接支撐體的上球鉸位于或靠近所述基準(zhǔn)正三角形的三個(gè)角部；所述第二并聯(lián)機(jī)構(gòu)中每組的兩條平臺(tái)支鏈于支撐平臺(tái)上的連接點(diǎn)之間的連線圍成與所述基準(zhǔn)正三角形相似且對(duì)應(yīng)邊平行的正三角形；所述第一阻尼器設(shè)有六個(gè)并由外向內(nèi)連接于支撐體與中間懸架之間，該六個(gè)第一阻尼器兩兩分為一組，每組的兩第一阻尼器相對(duì)于基準(zhǔn)對(duì)稱平面互為鏡像對(duì)稱，且每組的兩第一阻尼器于支撐體上的連接點(diǎn)靠近或位于基準(zhǔn)正三角形的對(duì)應(yīng)角部；所述第二阻尼器設(shè)有三個(gè)，相鄰的兩第二阻尼器相對(duì)于所述基準(zhǔn)對(duì)稱平面互為鏡像對(duì)稱。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的六維抗沖隔振系統(tǒng)的制造方法，其特征在于:所述支撐體包括平板狀的底座和豎直的固定立設(shè)于底座上的三根立柱，所述中間懸架是軸線與所述基準(zhǔn)軸線重合的圓環(huán)體，該中間懸架設(shè)置于底座上方并位于三根立柱所圍設(shè)的空間之內(nèi)，所述支撐平臺(tái)是由處于中間懸架與底座之間與所述基準(zhǔn)軸線同心設(shè)置的底板和凸設(shè)于底板上端面中心位置處的凸臺(tái)構(gòu)成；所述各上懸架支鏈兩端分別連接于立柱頂端和中間懸架頂面上，所述各下懸架支鏈兩端分別連接于立柱底端和中間懸架底面上，所述各平臺(tái)支鏈兩端分別連接于中間懸架的內(nèi)周面和支撐平臺(tái)的凸臺(tái)的外周面上，所述第一阻尼器兩端分別連接于立柱中部和中間懸架的外周面上，所述各第二阻尼器兩端分別連接于所述支撐平臺(tái)的底板的頂面和中間懸架的底面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的六維抗沖隔振系統(tǒng)的制造方法，其特征在于:所述底板為中心線與基準(zhǔn)軸線重合、形狀與基準(zhǔn)正三角形相似的正三角形平板狀結(jié)構(gòu)，所述各第二阻尼器下端分別連接于接底板的三個(gè)角部，所述凸臺(tái)為軸線與基準(zhǔn)軸線重合的圓柱狀結(jié)構(gòu)，所述凸臺(tái)頂部穿入中間懸架的中 心孔內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01B21/22GK103742587SQ201310416686
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】劉延斌, 韓秀英, 李志松, 底復(fù)龑 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)