CN106584433A - 一种三自由度并联隔振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三自由度并联隔振装置，该三自由度并联隔振装置包括固定底座、支撑平台、刚性支链、N个柔性支链，其中N≥3；固定底座位于下方，支撑平台位于上方；刚性支链、柔性支链均位于固定底座和支撑平台之间；刚性支链的底端固定连接固定底座；刚性支链的高度，小于固定底座与支撑平台之间的间距；柔性支链环绕刚性支链均布；每一柔性支链的两端分别通过球副连接固定底座和支撑平台，每一柔性支链通过连接板固定连接刚性支链。本发明占用体积小、机构结构简单、自身重量轻、承载能力强，可实现绕空间三转动方向的振动隔离运动，使设备的振动信号明显减弱。

Description

一种三自由度并联隔振装置
技术领域
本发明涉及一种三自由度并联隔振装置。
背景技术
自第二次世界大战以来，舰船的发展越来越趋于大型化和高速化，但是带来的负面问题是，舰船及舰载设备产生的振动也随之加剧，如何才能更好的解决舰船及舰船设备的振动，也就成为必须严肃考虑的问题。并联平台具有多自由度、结构简单、大承载力及易于控制等优点，被广泛应用。近20年来，研究最多的就是六自由度并联平台，但实际的工作大多不需要六个自由度。空间少自由度并联平台机构和传统的六自由度并联平台相比，驱动元件少，工作空间大、易解耦，具有结构简单，设计制造和控制的成本都相对较低以及高刚度和高精度的特点，特别是具有完全相同的分支结构对称具有各向同性的对称少自由度并联机构更具应用潜力。并且少自由度并联机构的研究相对于六自由度的并联机构研究较少也较为简单，但是可以满足舰载设备的隔振需求。
中国专利申请201510433015.1公开了一种三自由度主动隔振平台，包括上平台、下平台、第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆、悬臂和横梁；第一伸缩杆、第三伸缩杆的下端分别通过转动铰链与下平台连接，第二伸缩杆固定安装在下平台上；第一伸缩杆的上端通过万向铰链与上平台一端的底部连接，上平台的另一端通过转动铰链与悬臂连接，悬臂通过转动铰链与横梁连接，横梁的两端通过转动铰链分别与第二伸缩杆和第三伸缩杆的上端连接。
中国专利201320322208.6公开了一种稳定的三自由度隔振机构，该隔振机构包括：下支撑板、橡胶膜、活塞、刚性球、上支撑板和固定环，固定环用于固定下支撑板和橡胶膜，同时在机构安装时起到校准上支撑板、钢性球和活塞位置关系的作用。
上述技术方案的缺陷在于：承载力小，不能隔离中低频振动。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种三自由度并联隔振装置，其结构简单、具有大的承载力，能够隔离中低频振动，可实现空间三个方向转动。
为了实现上述目的，本发明提供了一种三自由度并联隔振装置，该三自由度并联隔振装置包括固定底座、支撑平台、刚性支链、N个柔性支链，其中N≥3；
固定底座位于下方，支撑平台位于上方；刚性支链、柔性支链均位于固定底座和支撑平台之间；
刚性支链的底端固定连接固定底座；刚性支链的高度，小于固定底座与支撑平台之间的间距；
柔性支链环绕刚性支链均布；每一柔性支链的两端分别通过球副连接固定底座和支撑平台，每一柔性支链通过连接板固定连接刚性支链。
本发明占用体积小、机构结构简单、自身重量轻、承载能力强，可实现绕空间三转动方向的振动隔离运动，使设备的振动信号明显减弱。
根据本发明另一具体实施方式，刚性支链位于支撑平台和固定底座的中心连线上。
根据本发明另一具体实施方式，每一柔性支链包括：
筒状支架，其包括上平台、下平台、三条支架连杆，三条支架连杆对称分布；支架连杆的顶端通过U副连接上平台，支架连杆的底端通过U副连接下平台；连接板的两端分别连接上平台和刚性支链；
中心连杆，其自下而上分别为下连杆、弹性件、上连杆；下连杆通过球副与固定底座相连接；弹性件的两端分别连接下连杆和下平台；上连杆的顶端通过球副与支撑平台相连接，上连杆的底端通过球副与下平台相连接。
根据本发明另一具体实施方式，上平台和下平台均为圆环状，中心连杆贯穿上平台和下平台。
根据本发明另一具体实施方式，下平台上设有三个辐条，三个辐条均布且相交于下平台的中心；弹性件的顶端和上连杆的底端均连接于下平台的中心。
根据本发明另一具体实施方式，刚性支链的高度，为固定底座和支撑平台之间间距的1/3-2/3。
根据本发明另一具体实施方式，N个柔性支链的轴心交于一点，且该轴心交点位于支撑平台的上方。这样可以轻松地令载体的质心与轴心交点重合或者低于轴心交点，进而使整个结构更加稳定，隔振性能更优异。
根据本发明另一具体实施方式，柔性支链的数目为三个，三个柔性支链环绕刚性支链均布，相邻的柔性支链间距120°。
根据本发明另一具体实施方式，柔性支链的数目为四个，四个柔性支链环绕刚性支链均布，相邻的柔性支链间距90°。该方案引入一个方位的剩余运动，可以使系统的运动更为方便、顺利，实现三自由度冗余隔振。
根据本发明另一具体实施方式，弹性件为弹簧。
本发明的有益效果是：本发明占用体积小、机构结构简单、自身重量轻、承载能力强，可实现绕空间三转动方向的振动隔离运动，使设备的振动信号明显减弱。
附图说明
图1为实施例1的三自由度并联隔振装置的立体结构示意图；
图2为实施例1的三自由度并联隔振装置的正面视图；
图3为实施例1的三自由度并联隔振装置的俯视图。
具体实施方式
实施例1
如图1-图3所示，本实施例的三自由度并联隔振装置包括固定底座4、支撑平台1、刚性支链3、3个柔性支链。
刚性支链3位于支撑平台1和固定底座4的中心连线上。
固定底座4位于下方，支撑平台1位于上方；刚性支链3、柔性支链均位于固定底座4和支撑平台1之间。
刚性支链3的底端固定连接固定底座4；刚性支链3的高度，与固定底座4与支撑平台1之间间距的比为0.4。
三个柔性支链环绕刚性支链3均布，相邻的柔性支链间距120°。三个柔性支链的轴心交于一点，且该轴心交点位于支撑平台1的上方。每一柔性支链的两端分别通过球副连接固定底座4和支撑平台1，每一柔性支链通过连接板固定连接刚性支链3。
每一柔性支链包括筒状支架10和中心连杆。其中，筒状支架10包括上平台9、下平台7、三条支架连杆8，三条支架连杆8对称分布；上平台9和下平台7均为圆环状，中心连杆贯穿上平台9和下平台7。支架连杆8的顶端通过U副连接上平台9，支架连杆8的底端通过U副连接下平台7；连接板的两端分别连接上平台9和刚性支链3。中心连杆自下而上分别为下连杆5、弹性件(例如弹簧6)、上连杆2；下连杆5通过球副与固定底座4相连接；弹簧6的两端分别连接下连杆5和下平台7；上连杆2的顶端通过球副与支撑平台1相连接，上连杆2的底端通过球副与下平台7相连接。
下平台7上设有三个辐条，三个辐条均布且相交于下平台7的中心；弹簧6的顶端和上连杆2的底端均连接于下平台7的中心。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于:柔性支链的数目为四个，四个柔性支链环绕刚性支链均布，相邻的柔性支链间距90°。
虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种三自由度并联隔振装置，其特征在于，所述三自由度并联隔振装置包括固定底座、支撑平台、刚性支链、N个柔性支链，其中N≥3；
所述固定底座位于下方，所述支撑平台位于上方；所述刚性支链、所述柔性支链均位于所述固定底座和所述支撑平台之间；
所述刚性支链的底端固定连接所述固定底座；所述刚性支链的高度，小于所述固定底座与所述支撑平台之间的间距；
所述柔性支链环绕所述刚性支链均布；每一所述柔性支链的两端分别通过球副连接所述固定底座和所述支撑平台，每一所述柔性支链通过连接板固定连接所述刚性支链。
2.如权利要求1所述的三自由度并联隔振装置，其特征在于，所述刚性支链位于所述支撑平台和所述固定底座的中心连线上。
3.如权利要求2所述的三自由度并联隔振装置，其特征在于，每一所述柔性支链包括：
筒状支架，其包括上平台、下平台、三条支架连杆，三条所述支架连杆对称分布；所述支架连杆的顶端通过U副连接所述上平台，所述支架连杆的底端通过U副连接所述下平台；所述连接板的两端分别连接所述上平台和所述刚性支链；
中心连杆，其自下而上分别为下连杆、弹性件、上连杆；所述下连杆通过球副与所述固定底座相连接；所述弹性件的两端分别连接所述下连杆和所述下平台；所述上连杆的顶端通过球副与所述支撑平台相连接，所述上连杆的底端通过球副与所述下平台相连接。
4.如权利要求3所述的三自由度并联隔振装置，其特征在于，所述上平台和所述下平台均为圆环状，所述中心连杆贯穿所述上平台和所述下平台。
5.如权利要求4所述的三自由度并联隔振装置，其特征在于，所述下平台上设有三个辐条，三个所述辐条均布且相交于所述下平台的中心；所述弹性件的顶端和所述上连杆的底端均连接于所述下平台的中心。
6.如权利要求1所述的三自由度并联隔振装置，其特征在于，所述刚性支链的高度，为所述固定底座和所述支撑平台之间间距的1/3-2/3。
7.如权利要求1所述的三自由度并联隔振装置，其特征在于，N个所述柔性支链的轴心交于一点，且该交点位于所述支撑平台的上方。
8.如权利要求1所述的三自由度并联隔振装置，其特征在于，所述柔性支链的数目为三个，三个所述柔性支链环绕所述刚性支链均布，相邻的所述柔性支链间距120°。
9.如权利要求1所述的三自由度并联隔振装置，其特征在于，所述柔性支链的数目为四个，四个所述柔性支链环绕所述刚性支链均布，相邻的所述柔性支链间距90°。
10.如权利要求3所述的三自由度并联隔振装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。
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