CN205154998U

CN205154998U - 多自由度被动隔振平台

Info

Publication number: CN205154998U
Application number: CN201520828392.0U
Authority: CN
Inventors: 孙秀婷
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2025-10-23

Abstract

本实用新型涉及隔振平台的技术领域，提供了一种六自由度被动隔振平台，此平台包括顶板、底板以及设置在顶板和底板之间的弹性隔振装置；弹性隔振装置包括安装在顶板上的4组多方向支座、安装在底板上与顶板支座对应的4组多方向支座，以及连接于顶板的支座和底板支座之间、并于受压时折叠收缩的X型连杆机构；X型连杆机构的顶端与顶板的支座通过转动轴承连接，端部与底板支座连接；X型连杆机构还包括铰接于两根连杆的相对应铰接位置上的导杆，导杆之间连接有弹性元件。与现有技术相比，本实用新型提供的被动隔振平台，能够在不同的重力环境下实现六自由度的准零刚度特性，具有优良的多自由度隔振效果，可以应用在航空航天领域。

Description

多自由度被动隔振平台

技术领域

本实用新型涉及隔振器，尤其是涉及一种多自由度的零刚度被动隔振平台。

背景技术

隔振平台的作用主要是形成良好的隔振环境。应用在航空航天中的隔振装置需要满足多自由度和超低共振频率的隔振需求。目前，已有的多自由度隔振平台大多采用主动控制装置，有效性和节能性是设计和应用隔振平台时存在的最重要问题。其中，共振频率、共振峰值和隔振效率是衡量隔振效果的标准，而对于在微重力环境下的多自由度隔振系统来说，通常在设计过程中就要保证结构的稳定性，而在振动环境中能够提供更大的有效隔振频带。因此，基于对于能够适用于不同的重力环境下的多自由度被动隔振系统的需求，需要提出一种的具有可调节频率的多自由度隔振平台。

随着科技进步，近年来航空航天产业得到迅猛的发展，对于保护人员、零部件和装配在飞行器上的精密仪器来说，节能并有效的多自由度隔振装置得到了广泛的关注。通过弹性元件或主动控制装置将隔振对象和振动源连接在一起形成多自由度隔振平台，此平台通过弹性元件或主动控制装置对振动能量吸收或耗散来实现振动的消减从而起到振动隔离的效果，并由此来保护飞行器上的人员或精密装置。对于多自由度隔振平台的设计、装配和搭建来说，一般利用多根主动控制作动装置来实现，因此一般的多自由度隔振平台设计较复杂并且重量较重。由于主动控制作动装置需要控制器和信号输入装置，导致了一般的多自由度隔振平台的装配复杂并且耗能较高的缺点。并且一旦隔振器的材料和作动装置(例如：伺服驱动，气动驱动等方式)确定，隔振装置的有效隔振范围和承载能力也相应地确定，如果需要改进隔振效果，那么更换作动装置或控制方式会带来麻烦和经济上的浪费。

而从另一方面来说，如果只利用被动的弹性元件搭建多自由度隔振平台，无法达到多个方向准零刚度的要求。所以，从结构出发，设计具有可调节刚度特性的多自由度被动隔振结构，并根据实际应用情况获取具体物理参数的设计原则，可以减少隔振装置的成本和难度，使其能够适用于航空航天隔振平台的要求，具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种多自由度隔振平台，旨在解决现有技术中，被动隔振结构无法实现多自由度隔振的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：设计一种多自由度被动隔振平台，其中，包括顶板、底板以及设置在所述顶板和所述底板之间的隔振装置；所述隔振装置包括安装在所述顶板上的上球铰支座、安装在所述底板上与所述上球铰支座对应的下球铰支座以及活动连接于所述上球铰支座和所述下球铰支座之间并于受压时折叠收缩的X型连杆机构；每组所述连杆机构的顶端部与所述上球铰支座连接，每组所述连杆机构的底端部与所述下球铰支座连接；每组所述连杆连接处有对应的铰接位，所述X型连杆机构还包括铰接于铰接位上的导杆，所述导杆之间连接有弹性元件。

进一步地，每组所述X型连杆机构包括一组连杆架，每组所述连杆架包括多个自上而下顺序连接的连杆，位于最上方的所述连杆的顶端部与所述上球铰支座连接，位于最下方的所述连杆的底端部与所述下球铰支座连接；所述连杆机构包括能够相对转动的第一连杆和第二连杆与第三连杆和第四连杆，所述连杆机构由四种连杆组成，所述第一连杆和所述第二连杆的长度是所述第三连杆和所述第四连杆的一半；所述第一连杆和所述第二连杆在顶端通过所述轴承和所述导杆铰接；所述第一连杆的端部与所述第四连杆的顶部铰接，而所述第二连杆的端部与所述第三连杆铰接，所述第三连杆与所述第四连杆的中点铰接；在所述连杆机构的最底端层，所述第三连杆的端部与所述第二连杆的顶部铰接，所述第四连杆的端部与所述第一连杆铰接，所述第一连杆与所述第二连杆在端部的形成铰接位；所述第一连杆、所述第二连杆、所述第三连杆与所述第四连杆的铰接处接有所述导杆。

进一步地，每个所述的上球铰支座和每个所述的下球铰支座一一对应；所述下球铰支座包括固定在所述底板上的轴承支座，球铰和转动轴承支座；四组连杆机构的延长线交于一点。

进一步地，每组所述连杆架中位于最上方的所述第一连杆和第二连杆的顶端的铰接部位通过所述导杆铰接在上转动轴承架上；每组所述连杆架中位于最下方的所述第一连杆和第二连杆的底端的铰接部位通过所述导杆铰接在下转动轴承架上。

进一步地，所述每组连杆机构中于连接在最下方的第一连杆的顶端部和连接在最下方的第二连杆的顶端部的所述导杆之间设置有所述弹性元件。

进一步地，所述隔振装置还包括连接在相邻的所述导杆之间的线性阻尼装置。

进一步地，所述第一连杆的宽度大于所述第二连杆。

进一步地，所述顶板的尺寸小于或等于所述底板。

与现有技术对比，本实用新型提供的多自由度被动隔振平台，通过顶板受压、侧向或转动变形时，各组X型连杆机构通过反向的收缩或伸长来隔离振动，以保持整个被动隔振平台的平稳，这样，被动隔振平台的受压收缩和受拉伸长是基于各组连杆机构的横向变形和纵向变形的非线性关系实现的，该结构的变形特征具有可调节的刚度和阻尼的特性，因此该被动隔振平台具有较好的可调节性和隔振性能，可以在航空航天背景下针对不同的外部激励保护人员、仪器和设备，得到有效的应用。为实现本实用新型之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种多自由度被动隔振平台，包括顶板、底板以及设置在所述顶板和底板之间的隔振装置，其特征在于：

所述隔振装置包括安装在所述顶板上的上球铰支座、安装在所述底板上的下球铰支座、设置在所述上球铰支座和与该上球铰支座对应的下球铰支座之间的连杆机构；

所述的连杆机构的顶端部与所述上球铰支座连接，所述连杆机构的底端部与所述下球铰支座连接；

所述连杆机构为受压时折叠受拉时伸长的X型连杆机构。

所述的多自由度被动隔振平台，优选的：每个所述连杆机构包括

多个自上而下顺序连接的连杆，位于连杆机构最上方的连杆的顶端部与所述上球铰支座连接，位于连杆机构最下方的连杆的底端部与所述下球铰支座连接；

连杆机构包括能够相对转动的四种连杆，该四种连杆是第一连杆和第二连杆与第三连杆和第四连杆，所述第一连杆和所述第二连杆的长度相同且长度是所述第三连杆和所述第四连杆长度的一半；

所述第一连杆和所述第二连杆在一端通过轴承和导杆铰接，所述第一连杆的另一端与所述第四连杆的一端通过轴承和导杆铰接，而所述第二连杆的另一端与所述第三连杆的一端通过轴承和导杆铰接，所述第三连杆与所述第四连杆在该第三连杆和第四连杆的中点通过轴承和导杆铰接。

所述的多自由度被动隔振平台，优选的：所述上球铰支座包括一个固定在所述顶板上的上轴承底座、上轴承和上转动轴承架；所述下球铰支座包括一个固定在所述底板上的下轴承底座、下轴承和下转动轴承架；所述上球铰支座与所述下球铰支座一一对应。

所述的多自由度被动隔振平台，优选的：每个所述的上球铰支座和下球铰支座的球铰上分别设有一个转动轴承架；所述连杆机构中位于最上方的所述铰接部位对应铰接于所述上转动轴承架；所述连杆机构中位于最下方的所述铰接部位对应铰接所述于下转动轴承架。

所述的多自由度被动隔振平台，优选的：所述的连杆机构在铰接了一个所述上球铰支座与一个所述下球铰支座后，每组所述连杆机构的延长线交于一点。

所述的多自由度被动隔振平台，优选的：所述连杆机构中连接在最下方的第一连杆的另一端与所述第四连杆的一端连接的导杆和所述连杆机构中连接在最下方的所述第二连杆的另一端与所述第三连杆的一端连接的导杆之间设置有弹性元件。

所述的多自由度被动隔振平台，优选的：所述隔振装置还包括连接在相邻所述导杆之间的线性阻尼装置。

所述的多自由度被动隔振平台，优选的：所述第一连杆的宽度大于所述第二连杆；第三连杆的宽度大于所述第四连杆。

所述的多自由度被动隔振平台，优选的：所述顶板的尺寸小于或等于所述底板。

附图说明

图1是本实用新型提供的多自由度被动隔振平台的立体示意图；

图2是本实用新型提供的多自由度被动隔振平台的X型连杆机构平面图；

图3是本实用新型提供的球铰支座的示意图；

图4是本实用新型提供的转动轴承的剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体附图1-4对本实用新型的实现进行详细的描述。

各部件标号说明：1、隔振对象；2、顶板；3、底板；4、隔振装置；41、上球铰支座；411、上球铰底座；412、上轴承；413、上转动轴承架；42、下球铰支座；421、下球铰底座；422、下轴承；423、下转动轴承架；43、X型连杆机构；431、第一连杆；432第二连杆；433、第三连杆；434、第四连杆；435、导杆；44、转动轴承；45、弹性元件。

须知，本说明书附图中所示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所产的功效及所能达到的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容的能涵盖的范围内。同时，本说明书所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例一

如图1至4所示，为本实用新型提供的一较佳实施例。

在本实施例中，提供一种多自由度被动隔振平台，包括用于接触隔振对象1的顶板2、位于该顶板2下方且与地面固定的底板3以及设置在顶板2和底板3之间的隔振装置4。隔振装置4包括安装在顶板2上的上球铰支座41、安装在底板3上与上球铰支座41对应的下球铰支座42以及分别与上球铰支座41和下球铰支座42连接并于受压时折叠收缩的X型连杆机构43。每组X型连杆机构43的顶端部与上球铰支座41连接，每组X型连杆机构43的底端部与下球铰支座42连接；每组X型连杆机构43还包括相对应的铰接位上的若干导杆435，导杆435能在X型连杆机构43变形时保持各组连杆机构之间的相对位置。在其中两个导杆435之间连接有弹性元件45，在顶板2产生位移时，连杆机构43折叠收缩或伸长变形，此时处于同一平面内的两个导杆435的间距增大或减小，弹性元件45受到与其两端部的导杆435拉力或压力产生弹性形变，不仅能吸收一定的振动冲击，使各组X型连杆机构43保持平稳，还能在不受到外部激励时使X型连杆机构43复位。

上述的多自由度被动隔振平台，通过顶板2产生位移时X型连杆机构43折叠收缩或伸长变形，同时连接在相应导杆上的弹性元件产生变形，在连杆和弹性元件45的作用下X型连杆机构43和整个被动隔振平台保持平稳，这样，多自由度被动隔振平台中的X型连杆机构的受压折叠收缩和受拉伸长变形所需要的恢复力与弹性元件所提供的力之间的关系为非线性关系，该非线性结构具有可调节的刚度和阻尼特性，因此该被动隔振平台具有良好的稳定性和隔振效果，可以应用在航空航天中保护人员、装置和精密仪器等方面。

在本实施例中，底板3，参见图1，在振动激励下，作为基座放置在地面上，通过螺钉等现有技术中的一切的固定连接方法与地面固定，并保证其位置不会移动。其上方顺序放置有隔振装置4和顶板2，并能够在顶板2受力发生位移时，对隔振装置4和顶板2起到支撑作用。

顶板2，参见图1，用于直接与隔振对象1接触，具有一定的硬度，为了防止结构倾覆，顶板2的尺寸不能大于顶板3，但顶板2的重量应大于隔振装置4的重量。

隔振装置4，参见图1，包括安装在顶板2上的上球铰支座41、安装在底板3上与上球铰支座41对应的下球铰支座42以及分别与上球铰支座41和下球铰支座42铰接并于受压时折叠收缩、受拉时伸长变形的X型连杆机构43。

从图1可以看出，在本实施例中，上球铰支座41包括固定在顶板2上的上轴承底座411、上轴承412和上转动轴承架413，上转动轴承架413与X型连杆机构43的上端部铰接处相铰接；下球铰支座42包括固定在底板3上的下轴承底座421、下轴承422和下转动轴承架423，下转动轴承架423与X型连杆机构43的下端部铰接处相铰接；上下两球铰支座一一对应。

从图3可以看出，上轴承底座411、上轴承412和上转动轴承架413的形状和连接方式：上轴承底座411上设置有导柱，上轴承412套在导柱上，上转动轴承架413套在上轴承412上，上转动轴承架413的支架壁上开有对称的两个开孔，导杆插入两个开孔中，导杆的一端与连杆的连接方式见以下的描述。

从而形成了上球铰支座41和下球铰支座42，使得每组X型连杆结构43款可以在三个方向上移动。

当然，上球铰支座41和下球铰支座42中的上转动轴承架413和下转动轴承架423都可以直接铰接X型连杆机构43的上端部和下端部。

在本实施例中，每组X型连杆机构43包括相互交叉铰接的连杆组成连杆架(也可以根据需要对X型连杆机构的层数进行增加或减少)。每组X型连杆机构43包括自上而下顺序连接的连杆，X型连杆机构43的顶端部与上球铰支座41连接，连杆机构43的底端部与下球铰支座42连接。每组X型连杆机构43包括多个自上而下顺序连接的连杆，位于最上方的所述连杆的顶端部与所述上球铰支座连接，位于最下方的所述连杆的底端部与所述下球铰支座连接；连杆机构43包括能够相对转动的第一连杆431和第二连杆432与第三连杆433和第四连杆434，第一连杆431和第二连杆432的长度是第三连杆433和第四连杆434的一半；第一连杆431和第二连杆432在顶端通过轴承44和导杆435形成铰接位铰接于上转动轴承架413上；第一连杆431的端部与第四连杆434的顶部铰接，并通过导杆435固定，而第二连杆432的端部与第三连杆433铰接，第三连杆433与第四连杆434的中点形成铰接位铰接；在连杆机构43的最底端层，第三连杆433的端部与第二连杆432的顶部铰接，第四连杆434的端部与第一连杆431的顶部形成铰接位铰接，第一连杆431与第二连杆432在端部的形成铰接位铰接于下转动轴承架423上。导杆435，选用的导杆435的直径与转动轴承44的内径相等，每根导杆的长度必须大于第一连杆431和第二连杆432的厚度总和(或第三连杆433和第四连杆434的厚度总和)及铰接后的前后空隙的总和。选用的导杆435质量分布均匀。其中，第一连杆431和第三连杆433为宽边连杆，第二连杆432和第四连杆434为窄边连杆(即其宽度较第一连杆431或第三连杆要小)。对于X型连杆机构43，第一连杆431的底端部和顶端部需要开设有直径为该转动轴承44外径的开孔；对于第二连杆432的顶端部和底端部开孔的直径为转动轴承44的内径(或导杆435的直径)；对于第三连杆433的顶端部、底端部和中部开孔的直径为转动轴承44的外径；对于第四连杆434的顶端部、底端部和中部开孔的直径为转动轴承的内径(或导杆435的直径)。转动轴承44通过粘合剂或紧配方式固定在第一连杆431的下端部和顶端部(即内径较大的开孔)以及第三连杆433的下端部、顶端部和中部(即内径较大的开孔)，将两个导杆435分别固定在与第一连杆431连接的轴承中和第二连杆432的顶端部和底端部开孔中，用粘合剂或紧配方式固定导杆435和第二连杆432，从而使得第一连杆431和第二连杆432可以互相转动。

当然，每组X型连杆机构43的层数也可以根据需要进行增加，当每组X型连杆机构中有多个自上而下顺序连接的连杆架时，位于最上方的顶端部与上球铰支座41连接，位于最下方的底端部与下球铰支座42连接。其中最上方的连杆机构43与本实施例中位于上方的连杆机构43结构相同，最下方的连杆机构43与本实施例中位于下方的连杆机构43结构相同。增设的连杆机构43中，第三连杆433的两端部与中部需要开设有直径为该转动轴承44外径的开孔，转动轴承44通过粘合剂或紧配方式固定在第三连杆433的两端部和中部；第四连杆434的两端和中部需开设有直径为该转动轴承44的内径的开孔，导杆435通过粘合剂或紧配方式铰接第三连杆和第四连杆，再次通过转动轴承44和导杆435铰接第三连杆的底端部和连杆机构底端的第二连杆的顶端部，通过转动轴承44和导杆435铰接第四连杆的底端部和连杆机构底端的第一连杆的顶端部。连杆机构43的第一连杆431和第二连杆432的最上方的铰接位对应铰接上球铰支座41；连杆机构43的第一连杆431和第二连杆432的最下方的铰接位对应铰接下球铰支座42。

弹性元件45，通过挂钩或粘合剂，其数量为每组X型连杆机构43配备一条，固定安装在每组X型连杆机构43中于连接在最下方的第一连杆431的顶端的导杆435和连接在最下方的第二连杆432的顶端的导杆435之间，且弹性元件45与底板平行设置。弹性元件45可以是弹簧或具有一定弹性形变的弹片等，弹簧可以是线性弹簧，也可以是非线性弹簧。装配在水平方向的弹簧必须有足够的承载能力，在顶板2和隔振对象1的重力的作用下，弹簧的长度必须小于连杆的长度，并且在变形的情况下长度也必须小于连杆长度。

为了增加隔振装置4的阻尼系数，隔振装置4还包括连接在相邻导杆435之间的线性阻尼装置(图未示出)。阻尼装置可以是现有技术中已有的线性阻尼器，可以与弹性元件45平行设置于导杆435之间，也可以设置在上球铰支座41或下球铰支座42上。

本实用新型底板和顶板的大小可以相同也可以是顶板尺寸小于底板，在前一种情况下，多组X型连杆机构平行设置，在后一种情况下，多组X型连杆机构在顶部的延长线汇集在一点。

通过以上的X型结构的多自由度隔振平台的设计和装配，在多种形式的激励下，系统能够实现可调节刚度和阻尼的特性，从而针对不同的重力环境和振动激励，都可以实现航空航天领域所需要的良好的稳定性和隔振效果。X型结构的结构参数和装配参数影响了隔振平台的刚度和阻尼特性，隔振平台的稳定性和隔振效果依赖于每组X型连杆机构43的装配角度，连杆角度，连杆长度和层数等可调节参数，又由于针对多个方向的激励X型结构都可以将顶板的位移转化成水平的弹性元件的变形耗散能量，所以在顶板发生位移时，弹性元件的水平方向的变形和顶板的位移的关系为比例关系，所以可以达到通过改变参数来调节结构刚度阻尼的特性，从而达到需要的隔振效果。

通过利用能量法对结构进行数学模型的建立，可以得到多自由度被动隔振平台的动力学方程为

M \overset{\cdot\cdot}{x} + K x + c \overset{\cdot}{x} = {Kx}_{e}

其中x为隔振对象1和顶板2的绝对位移向量；x_e为底板3的激励位移向量；M为结构的等效质量矩阵；K为结构的等效刚度矩阵；C为结构的等效阻尼矩阵。M、K、C可以表达为

M = [\begin{matrix} M_{1} + M_{2} & 0 & 0 & 0 & M_{2} L_{3} & - M_{2} L_{2} \\ 0 & M_{1} + M_{2} & 0 & - M_{2} L_{3} & 0 & M_{2} L_{1} \\ 0 & 0 & M_{1} + M_{2} & M_{2} L_{2} & - M_{2} L_{1} & 0 \\ 0 & - M_{2} L_{3} & M_{2} L_{2} & J_{x c} + J_{x m} + M_{2} (L_{2}^{2} + L_{3}^{2}) & - M_{2} L_{1} L_{2} & - M_{2} L_{1} L_{3} \\ M_{2} L_{3} & 0 & - M_{2} L_{1} & - M_{2} L_{1} L_{2} & J_{y c} + J_{y m} + M_{2} (L_{1}^{2} + L_{3}^{2}) & - M_{2} L_{2} L_{3} \\ - M_{2} L_{2} & M_{2} L_{1} & 0 & - M_{2} L_{1} L_{3} & - M_{2} L_{2} L_{3} & J_{z c} + J_{z m} + M_{2} (L_{1}^{2} + L_{2}^{2}) \end{matrix}],

K = [\begin{matrix} \frac{k {(l_{2} - l_{1})}^{2}}{2 l^{2} n^{4} \cos^{2} θ} & 0 & 0 & 0 & \frac{{kl}_{1} (l_{1} - l_{2}) H}{2 l^{2} n^{4} \cos^{2} θ} & 0 \\ 0 & \frac{k {(l_{2} - l_{1})}^{2}}{2 l^{2} n^{4} \cos^{2} θ} & 0 & \frac{{kl}_{1} (l_{2} - l_{1}) H}{2 l^{2} n^{4} \cos^{2} θ} & 0 & 0 \\ 0 & 0 & \frac{{kH}^{2}}{l^{2} n^{4} \cos^{2} θ} & 0 & 0 & 0 \\ 0 & \frac{{kl}_{1} (l_{2} - l_{1}) H}{2 l^{2} n^{4} \cos^{2} θ} & 0 & \frac{{kl}_{1}^{2} H^{2}}{2 l^{2} n^{4} \cos^{2} θ} & 0 & 0 \\ \frac{{kl}_{1} (l_{1} - l_{2}) H}{2 l^{2} n^{4} \cos^{2} θ} & 0 & 0 & 0 & \frac{{kl}_{1}^{2} H^{4}}{2 l^{2} n^{4} \cos^{2} θ} & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}],

C = [\begin{matrix} c_{1} & L & 0 \\ c_{2} \\ c_{3} & M \\ M & c_{4} \\ c_{5} \\ 0 & L & c_{6} \end{matrix}] .

其中M₁为顶板2的质量；M₂为隔振对象1的质量；J_xc、J_yc、J_zc为顶板2绕几何中心转动的转动惯量；J_xm、J_ym、J_zm为顶板2绕底板3的几何中心的转动惯量；L₁、L₂、L₃为隔振对象1的几何中心到顶板2的几何中心的三个方向上的距离；k为弹性元件45的刚度；l为第一连杆和第二连杆的长度；l还为第三连杆和第四连杆的一般长度；θ为第一连杆、第二连杆与水平方向的夹角；n为X型连杆机构43的层数；H为顶板2与底板3之间的垂直距离；l₁为顶板2的几何中心到上球铰支座41的距离；l₂为底板3的几何中心到下球铰支座42的距离。

本实用新型的多自由度被动隔振平台，基于X型连杆机构43的可调节刚度和阻尼特性，根据动力学方程，X型结构的参数设计依据为：1)、当X型结构的层数增加时，结构的固有频率减小，隔振效果可以改进；2)、当X型结构中的连杆与水平方向所成的角度减小，隔振效果可以改进；3)、由于隔振平台的可调节刚度和阻尼特性来源于X型结构的竖向变形和横向变形的几何非线性关系，在X型结构的水平位置放置线性阻尼，也可以使平台的等效阻尼的系数增大，从而能够进一步改进平台的隔振效果。另一方面来说，由于X型结构所产生的可变刚度，隔振平台的稳定性优于一般的直接利用弹性元件组成的线性被动隔振装置4。所以利用X型结构作为隔振装置4，使得多自由度隔振平台在多个方向上的隔振效果得到改进，也使得平台具有一定的承载能力，从而基于X型结构的多自由度隔振平台充分利用了结构自身的优势，实现了多方向低共振频率的隔振理念。而对于隔振频带的宽度来说，X型结构使得隔振平台的阻尼特性呈非线性特性，而阻尼的大小也依赖于振动幅值，因此在振动响应较小时，阻尼的引入并不会给隔振频带的响应带来很大的影响。

根据以上的分析，可以看出X型结构是一种新颖的结构，在只利用线性弹簧和阻尼装置的情况下，通过构件的组合可以实现等效的多方向可调节的刚度和阻尼特性，并且，由于X型结构中的杆件的角度和结构层数都可以很方便的调节，所以结构的等效刚度和阻尼特性是可以方便的调节的。基于X型结构的几何特性，对于X型结构在轴向方向的压缩或伸长变形都可以通过几何特性将其转化成水平方向的位移，从而实现振动能量的快速耗散，故利用X型结构的多自由度隔振平台款可以实现具有可调节特性的多方向振动隔离效果，并能够在不同的重力下达到较好的稳定平衡，所以其可以广泛地应用在航空航天的隔振领域。

Claims

1.一种多自由度被动隔振平台，包括顶板、底板以及设置在所述顶板和底板之间的隔振装置，其特征在于：

所述连杆机构为受压时折叠受拉时伸长的X型连杆机构。

2.根据权利要求1所述的多自由度被动隔振平台，其特征在于：

每个所述连杆机构包括多个自上而下顺序连接的连杆，位于连杆机构最上方的连杆的顶端部与所述上球铰支座连接，位于连杆机构最下方的连杆的底端部与所述下球铰支座连接；

3.根据权利要求2所述的多自由度被动隔振平台，其特征在于：所述上球铰支座包括一个固定在所述顶板上的上轴承底座、上轴承和上转动轴承架；所述下球铰支座包括一个固定在所述底板上的下轴承底座、下轴承和下转动轴承架；所述上球铰支座与所述下球铰支座一一对应。

4.根据权利要求3所述的多自由度被动隔振平台，其特征在于：每个所述的上球铰支座和下球铰支座的球铰上分别设有一个转动轴承架；所述连杆机构中位于最上方的所述铰接部位对应铰接于所述上转动轴承架；所述连杆机构中位于最下方的所述铰接部位对应铰接所述于下转动轴承架。

5.根据权利要求3所述的多自由度被动隔振平台，其特征在于：所述的连杆机构在铰接了一个所述上球铰支座与一个所述下球铰支座后，每组所述连杆机构的延长线交于一点。

6.根据权利要求2至5之一所述的多自由度被动隔振平台，其特征在于：所述连杆机构中连接在最下方的第一连杆的另一端与所述第四连杆的一端连接的导杆和所述连杆机构中连接在最下方的所述第二连杆的另一端与所述第三连杆的一端连接的导杆之间设置有弹性元件。

7.根据权利要求2至5之一所述的多自由度被动隔振平台，其特征在于：所述隔振装置还包括连接在相邻所述导杆之间的线性阻尼装置。

8.根据权利要求2至5之一所述的多自由度被动隔振平台，其特征在于：所述第一连杆的宽度大于所述第二连杆；第三连杆的宽度大于所述第四连杆。

9.根据权利要求2至5之一所述的多自由度被动隔振平台，其特征在于：所述顶板的尺寸小于或等于所述底板。