连杆432的最上方的较接位对应较接上球较支座41 ;连杆机构43的第一连杆431和第二 连杆432的最下方的较接位对应较接下球较支座42。
[0051] 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W是弹黃或具有一定弹性形变的弹片等，弹黃可W是线性弹黃，也可W是非线性弹黃。 装配在水平方向的弹黃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 黃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。
[0052] 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W是现有技术中已有的线性阻尼器，可W与弹性元 件45平行设置于导杆435之间，也可W设置在上球较支座41或下球较支座42上。
[0053] 本实用新型底板和顶板的大小可W相同也可W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。
[0054] 通过W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W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W将顶板的位移转化成水平的弹性元件的变形耗散能量，所W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W可W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。 阳化5] 通过利用能量法对结构进行数学模型的建立，可W得到多自由度被动隔振平台的 动力学方程为
[0056]
[0057] 其中X为隔振对象1和顶板2的绝对位移向量；X。为底板3的激励位移向量；Μ为 结构的等效质量矩阵；Κ为结构的等效刚度矩阵；C为结构的等效阻尼矩阵。Μ、Κ、C可W表 达为
[0058]
wow] 其中Ml为顶板2的质量;Μ2为隔振对象1的质量Jxc、Jy。、Jz。为顶板2绕几何中屯、 转动的转动惯量；Jym、Jym、J,m为顶板2绕底板3的几何中屯、的转动惯量；L 1、L2、L3为隔振对 象1的几何中屯、到顶板2的几何中屯、的Ξ个方向上的距离；k为弹性元件45的刚度；1为第 一连杆和第二连杆的长度；1还为第Ξ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；η为X型连杆机构43的层数；Η为顶板2与底板3之间的垂直距离； li为顶板2的几何中屯、到上球较支座41的距离；1 2为底板3的几何中屯、到下球较支座42 的距离。
[0062] 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W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W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W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W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。
[0063] 根据W上的分析，可W看出X型结构是一种新颖的结构，在只利用线性弹黃和阻 尼装置的情况下，通过构件的组合可W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W很方便的调节，所W结构的等效刚度和阻 尼特性是可W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W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W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W其可W广泛地应用在航空航天的隔 振领域。
【主权项】
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。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； 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。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--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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】F16F7/00
【公开号】CN205154998
【申请号】CN201520828392
【发明人】孙秀婷
【申请人】上海理工大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年10月23日