CN203322132U - 一种稳定的三自由度隔振机构 - Google Patents

Abstract

一种稳定的三自由度隔振机构，该隔振机构安装于被隔离物体和振源之间，用于隔离来自外界垂直和水平方向的振动。所述隔振机构包括：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。该实用新型可以实现垂直和水平三个自由度的振动隔离，具有较好的稳定性，同时该结构设计较为紧凑，空间利用率高。

Description

一种稳定的三自由度隔振机构

技术领域

本实用新型涉及一种三自由度隔振机构，用于隔离来自外界垂直和水平方向的振动。该隔振机构主要应用于超精密测量、加工、制造及高端实验等领域。

背景技术

当前，国内外精密仪器行业特别是涉及到超精密测量、加工、制造及高端实验等领域正迅猛发展，与此同时，振动干扰对该行业的影响愈加不可忽视，隔振成为一种最有效最实用的方法，其中被动隔振使用非常广泛。

振动大体分为垂直和水平方向三个自由度，目前使用最广泛的垂直方向振动机构当属空气弹簧，其具有制造加工简单、成本低廉、隔振性能好等突出优点，但其与其他机构联立使用容易失稳。水平隔振机构有层合橡胶、三线摆、倒摆、正倒摆结合等形式，其中层合橡胶因其固有特性，很难做到较低的固有频率，另外摆相关机构固有频率均与摆长有关，固有频率降低意味着摆长必须增加，同时机构高度会上升，不利于系统的稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种稳定的三自由度隔振机构，可同时实现垂直和水平方向三个自由度的振动隔离。

本实用新型的实现技术方案如下：

一种稳定的三自由度隔振机构，其特征在于：该隔振机构包括下支撑板1、橡胶膜2、活塞3、刚性球4、上支撑板5和固定环6；所述下支撑板上设有通气孔1a、阻尼孔1b以及中心圆状凹槽1c，圆状凹槽和通气孔通过阻尼孔连通；所述橡胶膜包括活动部分2a、变形部分2b、凸起2c和支撑部分2d，支撑部分与下支撑板的圆状凹槽结合；所述活塞的底面3a为平面，与橡胶膜的活动部分粘接，活塞的上部设有下圆弧3b；所述上支撑板下面设有上圆弧5a和周向定位结构5b，刚性球4设置在上圆弧和下圆弧中间，刚性球数量至少为3个；所述固定环底面具有环状凹槽6a,与橡胶膜的凸起结合，固定环上面设有与周向定位结构5b相配合的周向凹槽6b。

上述技术方案中，其特征在于：所述的周向定位结构5b为圆锥形或圆柱形定位结构。所述的活塞3由两部分组成，其上部为圆柱，下部为锥台。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种稳定的三自由度隔振机构结构示意图（非工作状态的剖视图）。

图2为本实用新型提供的一种稳定的三自由度隔振机构结构示意图（工作状态的剖视图）。

图3为图2的A部分的局部放大图。

图中：1-下支撑板；1a-通气孔；1b-阻尼孔；1c-中心圆状凹槽；2-橡胶膜；2a-活动部分；2b-变形部分；2c-凸起；2d-支撑部分；3-活塞；3a-底面；3b-下圆弧；4-刚性球；5-上支撑板；5a-上圆弧；5b-周向定位结构；6-固定环；6a-环状凹槽；6b-周向凹槽。

具体实施方式

下面结合附图来详细说明本实用新型的结构和具体实施方式。

本实用新型提供的一种稳定的三自由度隔振机构，包括下支撑板1、橡胶膜2、活塞3、刚性球4、上支撑板5和固定环6；所述下支撑板上设有通气孔1a、阻尼孔1b以及中心圆状凹槽1c，圆状凹槽和通气孔通过阻尼孔连通；所述橡胶膜2包括活动部分2a、变形部分2b、凸起2c和支撑部分2d，支撑部分与下支撑板的圆状凹槽结合；所述活塞的底面3a为平面，与橡胶膜的活动部分2a粘接，活塞的上部设有下圆弧3b，上支撑板下面设有上圆弧5a和周向定位结构5b，刚性球4设置在上圆弧和下圆弧中间，刚性球数量至少为3个；所述固定环6的底面具有环状凹槽6a,该环状凹槽与橡胶膜的凸起2c结合，固定环上面设有与周向定位结构5b相配合的周向凹槽6b。

安装时，下支撑板1的通气孔1a通过气体管路与外部连接，橡胶膜2对中放置于下支撑板上，橡胶膜2的支撑部分2d放置于下支撑板的圆状凹槽1c中，活塞3的底面与橡胶膜的活动部分2a粘接，固定环6放置于下支撑板上，并保证下面的环状凹槽6a与橡胶膜的凸起2c对齐，将固定环与下支撑板用螺钉等方式紧固即可，然后将3个以上刚性球4对应放置于活塞上面的下圆弧3b中，最后把上支撑板5下面的上圆弧5a与刚性球对准后放入固定环中，保证上支撑板下面的上定位部分5b与固定环上面的下定位部分6b紧密贴合，该结构安装完成。

本机构的工作原理如下：

机构安装完毕，气体通过通气孔1a和阻尼孔1b进入橡胶膜与下底板之间的腔室，橡胶膜2浮起，上支撑板5脱离固定环6；当隔振机构受到来自水平方向的扰动时，刚性球4相对于活塞3上面的下圆弧3b产生微幅偏移，同时上支撑板下面的上圆弧5a也相对于刚性球产生偏移，该隔振机构在负载重力作用下恢复到原平衡位置；由于隔振机构水平方向固有频率较低，可以隔离绝大部分来自地面水平方向的振动；同样，当该隔振机构受到来自地面的垂直方向的振动时，橡胶膜产生上下方向位移，橡胶膜与下底板之间的腔室体积发生变化，从而气体压强改变，气体通过阻尼孔1b排除或进入腔室，该隔振机构的机械能转化为热能消耗，从而实现垂直方向的隔振效果；故该机构可以实现水平和垂直方向三个自由度的振动隔离。

Claims (3)

1.一种稳定的三自由度隔振机构，其特征在于：该隔振机构包括下支撑板（1）、橡胶膜（2）、活塞（3）、刚性球（4）、上支撑板（5）和固定环（6）；所述下支撑板上设有通气孔（1a）、阻尼孔（1b）以及中心的圆状凹槽（1c），圆状凹槽和通气孔通过阻尼孔连通；所述橡胶膜包括活动部分（2a）、变形部分（2b）、凸起（2c）和支撑部分（2d），支撑部分与下支撑板的圆状凹槽结合；所述活塞的底面（3a）为平面，与橡胶膜的活动部分粘接，活塞的上部设有下圆弧（3b）；所述上支撑板下面设有上圆弧（5a）和周向定位结构（5b），刚性球（4）设置在上圆弧和下圆弧中间，刚性球数量至少为3个；所述固定环底面具有环状凹槽（6a),与橡胶膜的凸起结合，固定环上面设有与周向定位结构（5b）相配合的周向凹槽（6b）。

2.按照权利要求1所述的一种稳定的三自由度隔振机构，其特征在于：所述的周向定位结构（5b）为圆锥形或圆柱形定位结构。

3.按照权利要求1所述的一种稳定的三自由度隔振机构，其特征在于：所述的活塞（3）由两部分组成，其上部为圆柱，下部为锥台。

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