CN107830104A - 一种隔振参数可调的六维稳定方舱 - Google Patents

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赵铁石
赵星宇
徐雪寒
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/002—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising at least one fluid spring

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Abstract

一种隔振参数可调的六维稳定方舱，主要包括底座、下隔振器、下连接板、液压缸、上连接板、上隔振器、稳定舱、阻尼承载单元、水平阻尼单元、虎克铰、球铰链和球关节。本发明通过在底座下方均匀布置下隔振器，在底座之间安装参数可调的水平阻尼单元，可有效隔离系统下方的振动，并实现不同性质的隔振，可根据外界振动形式选取合理的隔振参数，从而增强了系统的环境适应性。通过将各隔振器在机构上对称分布，并选用经典的Stewart机构作为稳定平台，保证了系统对六维随机振动均可进行有效隔离，增强了系统的普适性。通过在驱动分支之间设置阻尼减震器，使得系统的承载能力得到增强，并进一步提升了系统的稳定性，从而增大了系统的使用范围。

Description

一种隔振参数可调的六维稳定方舱
技术领域
本发明涉及一种六维稳定方舱。
背景技术
在航空航天、海上作业、救护车医疗等工作过程中，周围振动环境对其有不可忽视的干扰作用，严重影响工作的质量和效率。为了保证安装在卫星、舰船和车辆等载体上的工作的正常运行，需要尽量消除周边环境对其产生的多维振动干扰。然而现有的隔振系统，其系统结构单一且负载能力有限，很多时候无法满足多维随机振动的隔振要求。为了更好的适用于各种环境，更好的实现多维隔振功能，保证载体上精密仪器工作的正常运行，一种隔振参数可调的六维稳定方舱的研究是很有意义的。
专利CN205350188U提出了一种六自由度并联减摇隔振舱，该发明虽然可以实现多维减振，但由于其隔振系统的结构固定，无法调整系统的隔振性质和隔振程度，其应用范围受到了环境的限制；专利CN101476611A提出了一种六自由度大振幅振动主动隔离平台，该发明对大振幅、高频率的振动有良好的隔振效果，但其姿态调整范围有限，限制了其应用范围；专利CN104308838A提出了一种高低频复合驱动六自由度并联运动台，该发明需要添加十二个驱动，且对高频振动的抑制能力较弱，没有实现隔振资源的合理利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够适应不同环境要求的隔振参数可调的六维稳定方舱。
本发明主要包括：底座、下隔振器、下连接板、液压缸、上连接板、上隔振器、稳定舱、阻尼承载单元、水平阻尼单元、虎克铰、球铰链和球关节。
其中，每组双驱动阻尼单元由两个下隔振器、下连接板、一个阻尼承载单元和两个直线驱动器组成。在底座上固定连接三组双驱动阻尼单元的下隔振器。每组下隔振器与对应的下连接板相连，在下连接板上设有三个凹槽，一个阻尼承载单元和两个直线驱动器依次穿过三个凹槽，分别通过虎克铰与固定在下连接板上。每组双驱动阻尼单元的一个阻尼承载单元和两个直线驱动器的输出轴，分别通过球铰链固定在上连接板的下部。在连接板的上部设有两个上隔振器，上隔振器与稳定舱的下部相连。在相邻的下连接板之间均设有水平阻尼单元，水平阻尼单元的两端分别通过球关节与相邻的下连接板相连。
所述两个直线驱动器、一个阻尼承载单元、上连接板和下连接板组成竖直闭环支链，竖直闭环支链初始位置各铰链点形成一个等腰梯形，其包括两个子闭环支链，初始位置时子闭环支链的铰链点呈直角梯形布置。
所述三个下连接板和三个水平阻尼单元组成水平闭环支链，水平闭环支链形成了一个六边形闭环支链，其中阻尼承载单元的铰链点位于相邻两个球铰铰链点的连线的中心点。
所述直线驱动器为液压缸或者电动缸。
本发明在使用时，可根据底座所处的振动环境的不同，设定水平阻尼单元的阻尼范围，从而根据三个水平阻尼单元所形成的水平闭环支链，对底座所处平面上的三个自由度，即两个移动自由度和一个转动自由度的振动干扰做出有效的隔离；底座所处环境的另外三个自由度，即两个转动自由度和一个移动自由度的振动干扰被均布在底座上方的六个下隔振器有效的隔离；通过六个直线驱动器的伸缩运动，可实现稳定舱的大范围的姿态调整，从而增大系统的工作范围；根据稳定舱的负载变化，调节三个阻尼承载单元的阻尼参数，从而增大系统的承载能力，此外三个阻尼承载单元可有效削弱上连接板与下连接板之间的相对高频抖动，从而保证了系统的稳定；六个上隔振器均布在稳定舱的下方，有效消除了稳定舱与竖直闭环支链的相对振动，从而保证了舱内的稳定的工作环境。
该发明与现有的相关技术相比具有如下优点：
1、通过在底座下方均匀布置下隔振器，在底座之间安装参数可调的水平阻尼单元，可有效隔离系统下方的振动，并实现不同性质的隔振，可根据外界振动形式选取合理的隔振参数，从而增强了系统的环境适应性。
2、通过将各隔振器在机构上对称分布，并选用经典的Stewart机构作为稳定平台，保证了系统对六维随机振动均可进行有效隔离，增强了系统的普适性。
3、通过在驱动分支之间设置阻尼减震器，使得系统的承载能力得到增强，并进一步提升了系统的稳定性，从而增大了系统的使用范围。
附图说明
图1为本发明的立体示意简图；
图2为本发明的双驱动阻尼单元的剖视图；
图3为本发明的水平阻尼单元的连接示意简图；
图4为本发明的上隔振器的安装位置示意图；
图5为本发明的下隔振器的安装位置示意图。
图中：1、底座；2、下隔振器；3、下连接板；4、液压缸；5、上连接板；6、上隔振器；7、稳定舱；8、阻尼承载单元；9、水平阻尼单元；10、虎克铰；11、球铰链；12、球关节。
具体实施方式
在图1至图5所示的本发明的示意简图中，每组双驱动阻尼单元由两个下隔振器、下连接板、一个阻尼承载单元和两个液压缸组成。在底座1上固定连接三组双驱动阻尼单元的下隔振器2。每组下隔振器与对应的下连接板3相连，在下连接板上设有三个凹槽，一个阻尼承载单元8和两个液压缸4依次穿过三个凹槽，分别通过虎克铰10与固定在下连接板上。每组双驱动阻尼单元的一个阻尼承载单元和两个液压缸的输出轴，分别通过球铰链11固定在上连接板5的下部。在连接板的上部设有两个上隔振器6，上隔振器与稳定舱7的下部相连。在相邻的下连接板之间均设有水平阻尼单元，水平阻尼单元9的两端分别通过球关节12与相邻的下连接板相连。

Claims (4)

1.一种隔振参数可调的六维稳定方舱，主要包括底座、下隔振器、下连接板、液压缸、上连接板、上隔振器、稳定舱、阻尼承载单元、水平阻尼单元、虎克铰、球铰链和球关节，其特征在于：每组双驱动阻尼单元由两个下隔振器、下连接板、一个阻尼承载单元和两个直线驱动器组成，在底座上固定连接三组双驱动阻尼单元的下隔振器，每组下隔振器与对应的下连接板相连，在下连接板上设有三个凹槽，一个阻尼承载单元和两个直线驱动器依次穿过三个凹槽，分别通过虎克铰与固定在下连接板上。每组双驱动阻尼单元的一个阻尼承载单元和两个直线驱动器的输出轴，分别通过球铰链固定在上连接板的下部，在连接板的上部设有两个上隔振器，上隔振器与稳定舱的下部相连。在相邻的下连接板之间均设有水平阻尼单元，水平阻尼单元的两端分别通过球关节与相邻的下连接板相连。
2.根据权利要求1所述的一种隔振参数可调的六维稳定方舱，其特征在于：两个直线驱动器、一个阻尼承载单元、上连接板和下连接板组成竖直闭环支链，竖直闭环支链初始位置各铰链点形成一个等腰梯形，其包括两个子闭环支链，初始位置时子闭环支链的铰链点呈直角梯形布置。
3.根据权利要求1所述的一种隔振参数可调的六维稳定方舱，其特征在于：三个下连接板和三个水平阻尼单元组成水平闭环支链，水平闭环支链形成了一个六边形闭环支链，其中阻尼承载单元的铰链点位于相邻两个球铰铰链点的连线的中心点。
4.根据权利要求1所述的一种隔振参数可调的六维稳定方舱，其特征在于：直线驱动器为液压缸或者电动缸。
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