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
一种多维隔振装置
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：O)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l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l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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