CN112709780B - 一种带有铰链式无角位移机构的新型隔振器 - Google Patents

一种带有铰链式无角位移机构的新型隔振器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种带有铰链式无角位移机构的新型隔振器，所述的第一层板(1)固定安装在载体上，第四层板(15)与需减振的设备固连，4根X向连杆8连接第四层板15和第三层框架12，共同构成X向的平行四边形机构，同时两根X向弹簧阻尼杆13连接第四层板15和第三层框架12，形成X向的减振系统；4根Y向连杆、两根Y向弹簧阻尼杆5形成Y向的减振系统；4根Z向连杆3、四根Z向弹簧阻尼杆2形成Z向的减振系统。本发明的新型隔振器通过X、Y、Z三个方向的铰链及平台形成三自由度的平行四边形机构，有效抑制振动时角位移的产生；通过平台之间的弹簧阻尼杆，实现X、Y、Z三个方向的高效率隔振。

Description

一种带有铰链式无角位移机构的新型隔振器
技术领域
本发明属于精密仪器隔振装置技术领域，具体涉及一种带有三自由度铰链式无角位移机构的新型隔振器。
背景技术
为了保证精密遥测设备或惯性测量设备在车载、机载等强载荷、高动态环境下能正常、有效的工作，必须采用隔振器来隔离环境振动对精密设备的影响。这些精密测量设备的隔振器需满足以下几方面的要求：1)保证良好的隔振效率来隔离外部振动对精密设备的影响；2)保证隔振器自身在外部载荷条件下的强度及可靠性；3)针对角位移特别敏感的惯性测量设备，还需要尽可能减小环境振动对负载产生的角位移，进而提高测量精度。
现有技术的隔振机构比较简单，存在以下缺陷：1)如果在设备底部安装多个减振器，因各减振器的各向异性造成减振效果有限：2)传统金属弹簧的被动隔振器具有一定的强度和可靠性，但隔振效率有限，且无法实现无角位移；3)主动隔振系统有较好的隔振效率，但很难保证在高动态、强载荷条件下的可靠性；4)金属弹簧板式的无角位移隔振器能够有效抑制角位移，但弹簧板自身在共振下容易发生断裂，其强度很难满足实用要求。上述这些问题严重影响了当前车载、机载隔振器的服役能力。
因此，为了更为有效的隔离振动对精密设备的影响，同时具备无角位移的技术特点，提出新的减振方案，设计新型的隔振器显得十分重要。
发明内容
本发明针对上述背景，提供一种带有三自由度铰链式无角位移机构的新型隔振器。本发明通过X、Y、Z三个方向的铰链及平台形成三自由度的平行四边形机构，有效抑制振动时角位移的产生；通过平台之间的弹簧阻尼杆，实现X、Y、Z三个方向的高效率隔振。
本发明的具体技术方案是一种带有铰链式无角位移机构的新型隔振器，包括第一层板、4根Z向弹簧阻尼杆、4根Z向连杆、4个Z向连杆安装座、2根Y向弹簧阻尼杆、2个Y向弹簧阻尼杆安装座板、第二层板、4根X向连杆、8个X向连杆安装座、4根Y向连杆、8个Y向连杆安装座、第三层框架、2根X向弹簧阻尼杆、2个X向弹簧阻尼杆安装座和第四层板，其特征在于，
所述的第一层板固定安装在载体上，第四层板与需减振的设备固连，
所述的Z向连杆、X向连杆和Y向连杆的两端对称布置有1对旋转铰链，旋转铰链的旋转轴线与连杆垂直，
所述的4个Z向连杆安装座中的2个对称地固定安装在所述的第一层板上表面，另2个对称地固定安装在所述的第二层板下表面，所述的4根Z向连杆两两对称地通过两端旋转铰链安装在第一层板上的Z向连杆安装座与第二层板上的Z向连杆安装座之上，4根Z向连杆旋转铰链的旋转轴线与X向平行并且Z向连杆的初始安装的长度方向与Y向平行，
所述的第三层框架为方形框架结构，该方形框架结构具有与XZ平面平行的2个XZ侧板以及与YZ平面平行的2个YZ侧板，
所述的2个Y向弹簧阻尼杆安装座板中的1个固定安装在第一层板上表面，另1个固定安装在所述的第三层框架的下端，2个Y向弹簧阻尼杆安装座板与XZ平面平行，所述的2根Y向弹簧阻尼杆安装在2个Y向弹簧阻尼杆安装座板之间，2个Y向弹簧阻尼杆安装座板的长度方向的中心线共面且该面与XY平面平行，
所述的8个X向连杆安装座中的4个两两对称地固定安装在第三层框架的2个YZ侧板的下端，另4个两两对称地固定安装在第四层板的下表面，所述的4根X向连杆各通过两端的旋转铰链安装在第三层框架上的X向连杆安装座与第四层板上的X向连杆安装座之上，4根X向连杆旋转铰链的旋转轴线与Y向平行并且X向连杆的初始安装的长度方向与Z向平行，
所述的8个Y向连杆安装座中的4个两两对称地固定安装在第三层框架的2个XZ侧板的下端，另4个两两对称地固定安装在第四层板的下表面，所述的4根Y向连杆各通过两端的旋转铰链安装在第三层框架上的Y向连杆安装座与第四层板上的Y向连杆安装座之上，4根Y向连杆旋转铰链的旋转轴线与X向平行并且Y向连杆的初始安装的长度方向与Z向平行，
所述的2个X向弹簧阻尼杆安装座对称地固定安装在第四层板的下表面，第三层框架的1个YZ侧板上对称开有2个X向弹簧阻尼杆安装面，所述的2根X向弹簧阻尼杆各通过其两端安装在1个X向弹簧阻尼杆安装座与1个X向弹簧阻尼杆安装面之上，
所述的4根Z向弹簧阻尼杆穿过第二层板上的通孔安装在第一层板和第四层板之间。
更进一步地，所述的4根Z向弹簧阻尼杆上还各套有弹簧，该弹簧位于第一层板和第二层板之间，弹簧的上下两端顶在第一层板和第二层板上。
本发明的原理是利用X、Y、Z方向的连杆通过各连杆两端的铰链，分别连接相应的平台，形成三自由度的平行四边形机构，从而抑制角运动的产生；X、Y、Z方向的弹簧阻尼杆连接相应的平台，形成三自由度的减振系统，通过弹簧的低固有频率，实现高效率的减振。
本发明的有益效果是：
1)通过螺旋式金属弹簧的低刚度及低固有频率，结合阻尼杆提供的粘性阻尼值，能够实现三个方向良好的隔振效果；
2)通过三自由度铰链式平行四边形机构，使得隔振器具有三个方向的无角位移特性，且依靠铰链中轴承的高刚性及高回转精度，相比传统无角位移机构，进一步抑制了振动中的角位移；
3)利用螺旋式金属弹簧的高疲劳极限及可靠性，能够很好的适应车载及机载等高动态、强载荷环境，增强了隔振器的服役能力；
本发明针的带有三自由度铰链式无角位移机构的新型隔振器结构紧凑，易于实现，适用于对角位移敏感的精密仪器减振系统。
附图说明
图1为本发明的带有铰链式无角位移机构的新型隔振器的立体结构示意图；
图2为本发明的带有铰链式无角位移机构的新型隔振器的立体结构示意图(去掉第一、四层板)；
图3为本发明的带有铰链式无角位移机构的新型隔振器的Y向连杆处的示意图(侧视)；
图4为本发明的带有铰链式无角位移机构的新型隔振器的Z向连杆处的示意图(俯视)；
图5为本发明的带有铰链式无角位移机构的新型隔振器的的结构爆炸示意图。
图中：第一层板1、Z向弹簧阻尼杆2、Z向连杆3、Z向连杆安装座4、Y向弹簧阻尼杆5、Y向弹簧阻尼杆安装座板6、第二层板7、X向连杆8、X向连杆安装座9、Y向连杆10、Y向连杆安装座11、第三层框架12、X向弹簧阻尼杆13、X向弹簧阻尼杆安装座14和第四层板15、轴承16、隔圈17、套筒18、压圈19。
具体实施方式
下面结构说明书附图对本发明的具体技术方案作进一步地描述。
如附图1-5所示，本发明的一种带有铰链式无角位移机构的新型隔振器，包括第一层板1、4根Z向弹簧阻尼杆2、4根Z向连杆3、4个Z向连杆安装座4、2根Y向弹簧阻尼杆5、2个Y向弹簧阻尼杆安装座板6、第二层板7、4根X向连杆8、8个X向连杆安装座9、4根Y向连杆10、8个Y向连杆安装座11、第三层框架12、2根X向弹簧阻尼杆13、2个X向弹簧阻尼杆安装座14和第四层板15。
所述的第一层板1固定安装在载体上，第四层板15与需减振的设备固连。
所述的Z向连杆3、X向连杆8和Y向连杆10的两端对称布置有1对旋转铰链，旋转铰链的旋转轴线与连杆垂直。
所述的旋转铰链包括1对轴承16，1个隔圈17，1个套筒18，1个压圈19，轴承16的外圈与连杆的孔采用紧配合固连，轴承16的内圈与套筒18采用紧配合固连，套筒18同时与连杆安装座紧配合固连，压圈19通过与套筒18紧固，实现轴承16的轴向预紧，隔圈17用于调整轴承16的轴向预紧位移。
所述的4个Z向连杆安装座4中的2个对称地固定安装在所述的第一层板1上表面，另2个对称地固定安装在所述的第二层板7下表面，所述的4根Z向连杆3两两对称地通过两端旋转铰链安装在第一层板1上的Z向连杆安装座4与第二层板7上的Z向连杆安装座4之上，4根Z向连杆3旋转铰链的旋转轴线与X向平行并且Z向连杆3的初始安装的长度方向与Y向平行。
所述的第三层框架12为方形框架结构，该方形框架结构具有与XZ平面平行的2个XZ侧板以及与YZ平面平行的2个YZ侧板。
所述的2个Y向弹簧阻尼杆安装座板6中的1个固定安装在第一层板1上表面，另1个固定安装在所述的第三层框架12的下端，2个Y向弹簧阻尼杆安装座板6与XZ平面平行，所述的2根Y向弹簧阻尼杆5安装在2个Y向弹簧阻尼杆安装座板6之间，2个Y向弹簧阻尼杆安装座板6的长度方向的中心线共面且该面与XY平面平行。
所述的8个X向连杆安装座9中的4个两两对称地固定安装在第三层框架12的2个YZ侧板的下端，另4个两两对称地固定安装在第四层板15的下表面，所述的4根X向连杆8各通过两端的旋转铰链安装在第三层框架12上的X向连杆安装座9与第四层板15上的X向连杆安装座9之上，4根X向连杆8旋转铰链的旋转轴线与Y向平行并且X向连杆8的初始安装的长度方向与Z向平行。
所述的8个Y向连杆安装座11中的4个两两对称地固定安装在第三层框架12的2个XZ侧板的下端，另4个两两对称地固定安装在第四层板15的下表面，所述的4根Y向连杆10各通过两端的旋转铰链安装在第三层框架12上的Y向连杆安装座11与第四层板15上的Y向连杆安装座11之上，4根Y向连杆10旋转铰链的旋转轴线与X向平行并且Y向连杆10的初始安装的长度方向与Z向平行。
所述的2个X向弹簧阻尼杆安装座14对称地固定安装在第四层板15的下表面，第三层框架12的1个YZ侧板上对称开有2个X向弹簧阻尼杆安装面，所述的2根X向弹簧阻尼杆13各通过其两端安装在1个X向弹簧阻尼杆安装座14与1个X向弹簧阻尼杆安装面之上。
所述的4根Z向弹簧阻尼杆2穿过第二层板7上的通孔安装在第一层板1和第四层板15之间。所述的4根Z向弹簧阻尼杆2上还各套有弹簧，该弹簧位于第一层板1和第二层板7之间，弹簧的上下两端顶在第一层板1和第二层板7上。
4根X向连杆8连接第四层板15和第三层框架12，共同构成X向的平行四边形机构，抑制Y方向的角位移，同时两根X向弹簧阻尼杆13连接第四层板15和第三层框架12，形成X向的减振系统，且2根X向弹簧阻尼杆13通过其弹簧回复力，保证第四层板15与第三层框架12处于X向的平衡位置；4根Y向连杆连接第三层框架12和第二层板7，共同构成Y向的平行四边形机构，抑制X方向的角位移，同时两根Y向弹簧阻尼杆5连接第三层框架12和第一层板1，形成Y向的减振系统，且2根Y向弹簧阻尼杆5通过其弹簧回复力，保证第一层板1与第三层框架12处于Y向的平衡位置。
4根Z向连杆3连接第二层板7和第一层板1，共同构成Z向的平行四边形机构，同时四根Z向弹簧阻尼杆2连接第一层板1和第四层板15，形成Z向的减振系统，且四根Z向弹簧阻尼杆2通过其弹簧回复力，保证第一层板1和第四层板15处于Z向的平衡位置。
X、Y、Z三个方向的弹簧阻尼杆2、5、13可采用广州澳森液压元件有限公司制造的直线双向弹簧阻尼器，其型号为DLP082560FS。
本发明通过带有铰链式无角位移机构的新型隔振器，结合X、Y、Z三个方向的弹簧阻尼杆2、5、13，保证了三个方向良好的隔振效果，同时有效的实现了三个方向的无角位移。
虽然本发明已经以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (2)

1.一种带有铰链式无角位移机构的新型隔振器，包括第一层板(1)、4根Z向弹簧阻尼杆(2)、4根Z向连杆(3)、4个Z向连杆安装座(4)、2根Y向弹簧阻尼杆(5)、2个Y向弹簧阻尼杆安装座板(6)、第二层板(7)、4根X向连杆(8)、8个X向连杆安装座(9)、4根Y向连杆(10)、8个Y向连杆安装座(11)、第三层框架(12)、2根X向弹簧阻尼杆(13)、2个X向弹簧阻尼杆安装座(14)和第四层板(15)，其特征在于，
所述的第一层板(1)固定安装在载体上，第四层板(15)与需减振的设备固连，
所述的Z向连杆(3)、X向连杆(8)和Y向连杆(10)的两端对称布置有1对旋转铰链，旋转铰链的旋转轴线与连杆垂直，
所述的4个Z向连杆安装座(4)中的2个对称地固定安装在所述的第一层板(1)上表面，另2个对称地固定安装在所述的第二层板(7)下表面，所述的4根Z向连杆(3)两两对称地通过两端旋转铰链安装在第一层板(1)上的Z向连杆安装座(4)与第二层板(7)上的Z向连杆安装座(4)之上，4根Z向连杆(3)旋转铰链的旋转轴线与X向平行并且Z向连杆(3)的初始安装的长度方向与Y向平行，
所述的第三层框架(12)为方形框架结构，该方形框架结构具有与XZ平面平行的2个XZ侧板以及与YZ平面平行的2个YZ侧板，
所述的2个Y向弹簧阻尼杆安装座板(6)中的1个固定安装在第一层板(1)上表面，另1个固定安装在所述的第三层框架(12)的下端，2个Y向弹簧阻尼杆安装座板(6)与XZ平面平行，所述的2根Y向弹簧阻尼杆(5)安装在2个Y向弹簧阻尼杆安装座板(6)之间，2个Y向弹簧阻尼杆安装座板(6)的长度方向的中心线共面且该面与XY平面平行，
所述的8个X向连杆安装座(9)中的4个两两对称地固定安装在第三层框架(12)的2个YZ侧板的下端，另4个两两对称地固定安装在第四层板(15)的下表面，所述的4根X向连杆(8)各通过两端的旋转铰链安装在第三层框架(12)上的X向连杆安装座(9)与第四层板(15)上的X向连杆安装座(9)之上，4根X向连杆(8)旋转铰链的旋转轴线与Y向平行并且X向连杆(8)的初始安装的长度方向与Z向平行，
所述的8个Y向连杆安装座(11)中的4个两两对称地固定安装在第三层框架(12)的2个XZ侧板的下端，另4个两两对称地固定安装在第四层板(15)的下表面，所述的4根Y向连杆(10)各通过两端的旋转铰链安装在第三层框架(12)上的Y向连杆安装座(11)与第四层板(15)上的Y向连杆安装座(11)之上，4根Y向连杆(10)旋转铰链的旋转轴线与X向平行并且Y向连杆(10)的初始安装的长度方向与Z向平行，
所述的2个X向弹簧阻尼杆安装座(14)对称地固定安装在第四层板(15)的下表面，第三层框架(12)的1个YZ侧板上对称开有2个X向弹簧阻尼杆安装面，所述的2根X向弹簧阻尼杆(13)各通过其两端安装在1个X向弹簧阻尼杆安装座(14)与1个X向弹簧阻尼杆安装面之上，
所述的4根Z向弹簧阻尼杆(2)穿过第二层板(7)上的通孔安装在第一层板(1)和第四层板(15)之间。
2.根据权利要求1所述的一种带有铰链式无角位移机构的新型隔振器，其特征在于，所述的4根Z向弹簧阻尼杆(2)上还各套有弹簧，该弹簧位于第一层板(1)和第二层板(7)之间，弹簧的上下两端顶在第一层板(1)和第二层板(7)上。
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