CN101487510A - 一种多维隔振装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隔振装置，特指用带有气缸的两个史都华(Stewart)机构和上、下平台组成的一种多维隔振装置，其由带有气缸的两个Stewart机构和上、下平台组成，具有六个自由度，可多维隔振。Stewart机构由动、静平台和6条支腿组成，Stewart机构的支腿如图1所示，从上至下由弹簧座、弹簧、气缸、活塞组成。气缸有上、下出气口。Stewart机构上部为动平台，下部为静平台。如图2所示，动、静平台分别与两Stewart机构的上平面和下平面固连。本发明可用于车辆、船舶等运输工具中，主要作用为保护被运输对象，如用于救护车病床的防振。
Description
技术领域
本发明专利涉及隔振装置，特指用带有气缸的两个Stewart机构和上、下平台组成的一种多维隔振装置。可用于车辆、船舶等运输工具中，主要作用为保护被运输对象，如用于救护车病床的防振。
背景技术
车辆、船舶在运行过程中不可避免地会产生振动。目前，救护车病床主要依靠被褥来缓冲振动，效果不理想。中国专利CN2374165(公告号)公开了一种医用救护车担架减振装置，利用多杆机构和汽缸实现减振，该专利存在的主要问题是：(1)结构比较复杂，(2)对于减小单方向的振动效果较好，而对于减小不同方向移动、转动复杂振动，效果不理想。
日本专利(专利申请号：特原平6-184894，公开号：特开平8-47510)公开了一种防振担架床，利用四杆机构和两个磁铁隔振，该专利存在的主要问题是：沿两磁极连线方向将取得较好的减振效果，而其它方向的减振效果不很理想。
中国专利CN1251292公开了一种救护车用防振架，利用三层结构实施减振，该专利存在的主要问题是：结构很复杂，制造难度大，成本高，对移动振动形式减振效果好，而对减小回转振动的能力较弱。
总而言之，上述专利公开的装置对于防振以及减振具有一定作用，但结构复杂，也没有很好解决三维以上的防振问题，所用技术方案与本发明也完全不同。
相关专利及申请还有：发明专利“一类多自由度并联机构组合弹性减振装置”(申请号为02137948.3)，实用新型“仿橡胶多自由度弹性阻尼减振装置”(专利号：02258129.4)，发明专利“一类基于混联式运动副并联机构弹性多维减振平台”(专利号：200410014088.9)，发明专利“磁流变半主动多自由度并联减振装置”(申请号：200810122615.6)，上述专利所用机构的结构、布置方式及数量与本发明不同。
发明内容
本发明的目的是要提供一种可实现多维隔振的装置，如满足救护车在运行过程中减振的需要，减轻病人的痛苦。
实现本发明的技术方案为：
一种多维隔振装置，由带有气缸的两个史都华(Stewart)机构和上、下平台组成，具有六个自由度，可多维隔振。Stewart机构由动、静平台和6条支腿组成，Stewart机构的支腿如图1所示，从上至下由弹簧座、弹簧、气缸、活塞组成。气缸有上、下出气口。Stewart机构上部为动平台，下部为静平台。如图2所示，动、静平台分别与两Stewart机构的上平面和下平面固连。
Stewart机构6条支腿在360度范围内可以均匀分布，如图2所示。与此对应，Stewart机构上部的动平台、下部的静平台均为正六变形，如图2所示。
上、下平台与两Stewart机构组成多维隔振装置。隔振装置上、下平台分别与两Stewart机构的动平台和静平台固连。上平台位于两Stewart机构的上方，下平台位于两Stewart机构的下方。如图3所示。
Stewart机构支腿的布置形式最好如图4所示布置(气缸、球副等未示出)，即Stewart机构的相邻两支腿均相互垂直，这时动平台、静平台不是正六变形，其基本图形是一个正三角形。当采用该布置方式时，两Stewart机构与上、下平台按图5布置：让下面两三角形的两条边平行，与这两条边相对的顶点分别放置于左、右两侧，——即下面两三角形“相背”放置。该布置方式具有对称性和稳定性，ADAMS仿真和实际实验表明，该布置方式隔振效果良好。
Stewart机构的移动由活塞与气缸的相对运动实现。弹簧两端分别与弹簧座和气缸的一端相连，当上、下平台相靠近时，弹簧受压，当上、下平台间距离增大时，弹簧受拉。上平台相对于下平台运动时，除了受弹簧力作用外，还受到空气阻尼力的作用，调节进出气口的大小，阻尼力变化。开口加大，阻尼力减小，开口减小，阻尼力加大。
将六自由度Stewart并联机构换成五自由度、四自由度、三自由度并联机构，也具有一定的隔振效果，在上、下平台之间放置三个或三个以上并联机构也具有一定隔振效果。并联机构平行放置也具有隔振效果。
支腿的长度和弹簧的刚度影响装置的固有频率，应该与工作条件相一致。阻尼的大小影响振动衰减的快慢，也应该与工作条件相一致。
本发明的优点在于：
1.本发明Stewart机构支腿具有导向、弹性回复和产生阻尼的功能，简单、方便、实用，成本低。
2.Stewart机构的相邻两支腿均相互垂直，Stewart机构下部三角形“相背”放置，该布置方式具有对称性和稳定性，ADAMS仿真和实际实验表明，该布置方式隔振效果优于其它形式。
3.与采用单个六自由度并联机构隔振的方案相比，本发明具有更好的隔振效果。软件仿真和实际实验均表明采用两个六自由度并联机构时，上平台加速度远小于下平台。与采用三个或三个以上六自由度并联机构隔振方案相比，本发明结构简单，造价低。
附图说明
图1 Stewart机构支腿示意图。
图2 Stewart机构支腿布置方式之一
图3 多维隔振装置布置方式之一
图4 Stewart机构支腿布置方式之二
图5 多维隔振装置布置方式之二
1、弹簧座 2、弹簧 3、气缸 4、活塞 5、上出气口 6、下出气口 7、支腿 8、动平台 9、静平台 10、上平面 11、下平面
具体实施方式
将本发明下平台与车体(如救护车车体)相固连，上平台上方放置被运输对象，如病人。图1中气缸、活塞在下部，弹簧、弹簧座在上部，如将气缸、活塞放置于上部，弹簧、弹簧座放置于下部，其工作原理不变，一样具有隔振效果。
气缸可采用微型汽缸。
Stewart机构支腿的布置形式可以如图2布置，最好如图4所示布置(气缸、球副等未示出)，即Stewart机构的相邻两支腿均相互垂直，动平台、静平台不为正六变形，而是正三角形。当采用该布置方式时，Stewart机构与上、下平台应该按图5布置，即Stewart机构下部三角形“相背”放置。
车辆、船舶发生振动时，本发明下平台将随之振动，振动通过两个Stewart机构传递到本发明上平台，进而传递给被运输对象。由于上平台可相对于下平台移动和转动，上、下平台之间有弹簧和阻尼，所以，在合理设计参数的情况下，与上平台相连的被运输对象在不同方向上，不论移动或转动形式的振动，将小于下平台的振动，达到隔振的目的。
Claims (5)
1.一种多维隔振装置，由带有气缸的至少两个Stewart机构和上、下平面组成，具有六个自由度；Stewart机构由动平台(8)、静平台(9)和6条支腿(7)组成，支腿(7)从上至下由弹簧座(1)、弹簧(2)、气缸(3)、活塞(4)组成，气缸(3)有上出气口(5)、下出气口(6)；Stewart机构上部为动平台(8)，下部为静平台(9)，动平台(8)、静平台(9)分别与两Stewart机构的上平面(10)和下平面(11)固连。
2、权利要求1所述的多维隔振装置，其特征在于：Stewart机构的6条支腿(7)在360度范围内均匀分布，与此对应，Stewart机构上部的动平台(8)、下部的静平台(9)均为正六变形。
3、权利要求1所述的多维隔振装置，其特征在于：Stewart机构的相邻两支腿(7)均相互垂直，动平台(8)和静平台(9)为正三角形，且为静平台(9)的两正三角形相背放置。
4、权利要求1所述的多维隔振装置，其特征在于：Stewart机构为2个。
5、权利要求1所述的多维隔振装置，其特征在于：Stewart机构的支腿(7)为3个、4个或5个。
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