CN103241155B - 一种六自由度缓冲避振机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六自由度缓冲避振机构，包括静平台、中间平台、动平台和三条结构相同的支链，静平台的上部中心与椅面的中心固定连接，静平台的下部中心通过中心球副与中间平台的中心相连，支链以可使静平台在六个自由度作减振运动的方式将静平台、中间平台、动平台连接为一体，每条支链的下端与滑块相连，滑块与动平台之间用水平减振弹簧连接，滑块可在固定于动平台的滑轨上定向移动。该多级并联悬架机构运动灵活、减振效果明显，整个座椅悬架系统可实现空间六自由度的运动，能及时改善由车辆底座传递过来的混合振动，对非规则路面具有良好的减振性能。

Description

一种六自由度缓冲避振机构

技术领域

本发明涉及一种座椅的减振机构，特别涉及一种新型六自由度减振座椅悬架机构。

背景技术

对于在非结构路面作业的农用车辆、工程车辆、军用车辆等交通工具，由于工作环境恶劣，极易产生低频高强度的多维振动，严重损害驾驶员的身心健康，大大降低工作效率。目前，广泛应用的减振座椅悬架系统主要减缓竖直方向的振动，减振元件通常采用单一的海绵垫、金属弹簧、空气弹簧等简单装置，减振级别低下、方向单一，无法满足复杂工况下多自由度振动的减振需求。

因此，工程中需要一种能根据外界振幅、振动频率变化实时使机构的运动元件发生形变或位移，确保在承受空间各个方向的振动时都能保证椅面平稳的减振悬架机构。

发明内容

针对现有技术中减振座椅悬架系统存在的上述问题，本发明提供一种六自由度缓冲避振机构。具体地讲，是利用并联机构可逆向自适应运动原理，提供一种基于多级并联机构的新型六自由度减振座椅悬架机构，可广泛用于在非结构路面上行驶的农用车辆、工程车辆、军用车辆上的座椅悬架系统。

本发明的技术方案是：

一种六自由度缓冲避振机构，所述六自由度减振座椅悬架机构设置于椅面的下部，所述六自由度减振座椅悬架机构包括静平台、中间平台、动平台和三条结构相同的支链，所述静平台的上部中心与所述椅面的中心固定连接，静平台的下部中心通过中心球副与中间平台的中心相连，所述支链以可使静平台在六个自由度作减振运动的方式将静平台、中间平台、动平台连接为一体，每条支链的下端与滑块相连，滑块与动平台之间用水平减振弹簧连接，滑块可在固定于动平台的滑轨上定向移动。

进一步，每条支链包括第一杆、第二杆和第三杆，所述第一杆的一端通过第一转动副与静平台连接，其另一端通过第二转动副与第二杆的一端相连，第二转动副的回转轴线平行于第一转动副的回转轴线，第二杆的另一端通过第三转动副与第三杆的一端相连，第三转动副的回转轴线平行于第二转动副的回转轴线，第二杆为弯折结构，其弯折点将第二杆分成上部第二杆与下部第二杆，弯折点通过第一球副与中间平台连接，第三杆的另一端通过第四转动副与滑块相连，第四转动副的回转轴线平行于第三转动副的回转轴线，滑块与动平台之间用水平减振弹簧连接，滑块可在固定于动平台的滑轨上定向移动。

进一步，第一杆的长度与中间平台的外接圆半径相等，第二转动副到第一球副之间的杆长等于第一转动副到中心球副之间的距离，构成可变形的平行四边形。

进一步，所述上部第二杆的中部和第一杆的中部通过转角减振弹簧相连。

进一步，三条支链对称均布在静平台和动平台之间。

本发明的有益效果是：

本发明目的是提供一种六自由度缓冲避振机构，该机构具有以下特点：

（1）座椅悬架机构采用多级并联机构实现混合减振，能有效改善车辆、船舶等交通工具座椅的空间混合振动；

（2）本发明的减振座椅可实现空间六自由度运动，能够有效缓解由工作环境导致的混合振动；

（3）合理布置传统定刚度弹簧，座椅主负荷方向上采用多级减振机构，增强了该减振座椅的减振效果，提高乘坐者的舒适感；

（4）本机构减振效果明显，自适应能力强单，运动灵活，易于生产应用。

附图说明

图1为本发明一种六自由度缓冲避振机构的三维结构示意图；

图2为本发明一种六自由度缓冲避振机构的二维平面结构示意图。

图中：1、椅面；2、静平台；3、中间平台；4、动平台；5、支链；6、中心球副；7、第一杆；8、第二杆；9、第三杆；10、第一转动副；11、第二转动副；12、第三转动副；13、第一球副；14、第四转动副；15、滑块；16、水平减振弹簧；17、滑轨；转角减振弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明一种六自由度缓冲避振机构的结构如图1和图2所示，六自由度减振座椅悬架机构设置于椅面1的下部。六自由度减振座椅悬架机构包括静平台2、中间平台3、动平台4和三条结构相同的支链5。静平台2的上部中心与椅面1的中心固定连接，静平台2的下部中心通过中心球副6与中间平台3的中心相连。支链5以可使静平台2在六个自由度作减振运动的方式将静平台2、中间平台3、动平台4连接为一体。每条支链5的下端与滑块15相连，滑块15与动平台4之间用水平减振弹簧16连接，滑块15可在固定于动平台4的滑轨17上定向移动。

支链5的优选结构为：每条支链5包括第一杆7、第二杆8和第三杆9，第一杆7的一端通过第一转动副10与静平台2连接，其另一端通过第二转动副11与第二杆8的一端相连，第二转动副11的回转轴线平行于第一转动副10的回转轴线，第二杆8的另一端通过第三转动副12与第三杆9的一端相连，第三转动副12的回转轴线平行于第二转动副11的回转轴线，第二杆8为弯折结构，其弯折点将第二杆分成上部第二杆与下部第二杆，弯折点通过第一球副13与中间平台3连接，第三杆9的另一端通过第四转动副14与滑块15相连，第四转动副14的回转轴线平行于第三转动副12的回转轴线，滑块15与动平台4之间用水平减振弹簧16连接，滑块15可在固定于动平台4的滑轨17上定向移动。上部第二杆的中部和第一杆的中部通过转角减振弹簧18相连。

第一杆7的长度优选为与中间平台3的外接圆半径相等，第二转动副11到第一球副13之间的杆长等于第一转动副10到中心球副6之间的距离，构成可变形的平行四边形。

三条支链5最好对称均布在静平台2和动平台4之间。

机构工作时，乘坐者正坐在与静平台固联的椅面1上，动平台与车辆底面固定连接。由于每条自适应支链上的第一转动副10、第二转动副11、第三转动副12、第四转动副14始终保持平行四边形，使中间平台3可根据车辆运行过程中的受力发生角度倾斜但不会影响静平台的初始角度；静平台2的中心轴线始终通过悬架机构的重心，保证了机构对旋转振动减振时乘坐者的稳定性。滑块17与动平台4之间的水平减振弹簧16可以通过形变吸收空间的平移振动。转角减振弹簧18保证悬架机构对旋转振动减振后能够及时复位。该多级并联悬架机构运动灵活、减振效果明显，整个座椅悬架系统可实现空间六自由度的运动，能及时改善由车辆底座传递过来的混合振动，对非规则路面具有良好的减振性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种六自由度缓冲避振机构，所述六自由度缓冲避振机构设置于椅面（1）的下部，其特征在于：所述六自由度缓冲避振机构包括静平台（2）、中间平台（3）、动平台（4）和三条结构相同的支链（5），所述静平台（2）的上部中心与所述椅面（1）的中心固定连接，静平台（2）的下部中心通过中心球副（6）与中间平台（3）的中心相连，所述支链（5）以可使静平台（2）在六个自由度作减振运动的方式将静平台（2）、中间平台（3）、动平台（4）连接为一体，每条支链（5）的下端与滑块（15）相连，滑块（15）与动平台（4）之间用水平减振弹簧（16）连接，滑块（15）可在固定于动平台（4）的滑轨（17）上定向移动；每条支链（5）包括第一杆（7）、第二杆（8）和第三杆（9），所述第一杆（7）的一端通过第一转动副（10）与静平台（2）连接，其另一端通过第二转动副（11）与第二杆（8）的一端相连，第二转动副（11）的回转轴线平行于第一转动副（10）的回转轴线，第二杆（8）的另一端通过第三转动副（12）与第三杆（9）的一端相连，第三转动副（12）的回转轴线平行于第二转动副（11）的回转轴线，第二杆（8）为弯折结构，其弯折点将第二杆分成上部第二杆与下部第二杆，弯折点通过第一球副（13）与中间平台（3）连接，第三杆（9）的另一端通过第四转动副（14）与滑块（15）相连，第四转动副（14）的回转轴线平行于第三转动副（12）的回转轴线，滑块（15）与动平台（4）之间用水平减振弹簧（16）连接，滑块（15）可在固定于动平台（4）的滑轨（17）上定向移动。

2.根据权利要求1所述的一种六自由度缓冲避振机构，其特征在于：第一杆（7）的长度与中间平台（3）的外接圆半径相等，第二转动副（11）到第一球副（13）之间的杆长等于第一转动副（10）到中心球副（6）之间的距离，构成可变形的平行四边形。

3.根据权利要求1所述的一种六自由度缓冲避振机构，其特征在于：所述上部第二杆的中部和第一杆的中部通过转角减振弹簧（18）相连。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种六自由度缓冲避振机构，其特征在于：三条支链（5）对称均布在静平台（2）和动平台（4）之间。