六自由度准零刚度隔振装置的制作方法

本发明涉及隔振技术领域，具体涉及一种六自由度准零刚度隔振装置。

背景技术

隔振装置的作用是减小被隔振设备和振源之间的动态耦合，进而减小振源的不良振动传递给被隔振设备。汽车、船舶、航空航天器中的某些设备，如飞机的飞行控制系统，对振动环境非常敏感，因此，为了保证这些设备能够正常工作，需要专门设置相应的隔振装置进行减震处理。

目前，大多数准零刚度隔振装置仅关注一个方向上的隔振，如轴向或扭转方向；并且，现有的准零刚度隔振装置仅有少数在加工后可在一定范围内调整静态承载能力。因此，需要采用更多自由度的准零刚度隔振装置，以同时在多个方向进行隔振，并使其静态承载能力更加容易控制。目前已知的六自由度准零刚度隔振装置均是stewart形式的，通过六根单自由度准零刚度杆铰接而成。这种stewart形式的六自由度准零刚度隔振装置的整体尺寸与被隔振物体相当，且与静态承载能力正相关，占据较大的空间。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种六自由度准零刚度隔振装置，以至少解决现有技术中的准零刚度隔振装置不方便对静态承载能力进行控制、占用空间大的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种六自由度准零刚度隔振装置，包括：固定座；至少三个三自由度准零刚度机构，至少三个三自由度准零刚度机构分别安装在固定座的多个角处；安装座，安装座的多个角分别与至少三个三自由度准零刚度机构相连接。

进一步地，三自由度准零刚度机构包括：基座，通过螺栓安装在固定座上；三副弹簧对，弹簧对的两端均铰接安装在基座上；连接头，三副弹簧对的中部均与连接头铰接，安装座通过连接头与三自由度准零刚度机构相连接。

进一步地，基座包括：下部安装环，下部安装环通过螺栓安装在固定座上，下部安装环上沿周向均布设置有三个第一铰接支座；上部安装环，上部安装环上沿周向均布设置有三个第二铰接支座，三个第一铰接支座与三个第二铰接支座交错设置；多根连接杆，下部安装环和上部安装环通过多根连接杆相连接。

进一步地，三副弹簧对沿基座的竖向轴线120°旋转对称。

进一步地，第一铰接支座和第二铰接支座为球铰、虎克铰或锥形浅盲孔。

进一步地，三自由度准零刚度机构的数量为四个，四个三自由度准零刚度机构对称安装在固定座的四个角处，安装座的四个角分别与一个三自由度准零刚度机构中的连接头相连接。

进一步地，固定座和安装座上均并列设置有多个镂空槽。

应用本发明技术方案的六自由度准零刚度隔振装置，通过在固定座上安装至少三个三自由度准零刚度机构，至少三个三自由度准零刚度机构分别安装在固定座的多个角处，将安装座的多个角分别与至少三个三自由度准零刚度机构相连接，通过并联多个（>3）三自由度准零刚度机构达到六自由度的准零刚度，通过并联数实现对静态承载能力的分级控制，易于标准化、系列化，且该装置结构紧凑、节省空间，质量轻，可靠度高。该六自由度准零刚度隔振装置解决了现有准零刚度隔振装置不方便对静态承载能力进行控制、占用空间大的问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其他的目的、特征和优点，下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的准零刚度隔振装置的结构示意图。

图2为本发明实施例的准零刚度隔振装置中三自由度准零刚度机构的正视结构示意图。

图3为本发明实施例的准零刚度隔振装置中三自由度准零刚度机构的仰视结构示意图。

图4为本发明实施例的准零刚度隔振装置中基座的结构示意图。

图5为本发明实施例的准零刚度隔振装置的弹簧对中单个弹簧的结构示意图。

图6为本发明实施例的准零刚度隔振装置的弹簧对中单个弹簧的内部结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、固定座；20、三自由度准零刚度机构；21、基座；22、弹簧对；23、连接头；30、安装座；40、镂空槽；211、下部安装环；212、上部安装环；213、连接杆；214、第一铰接支座；215、第二铰接支座。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参见图1至图6，一种本发明实施例的六自由度准零刚度隔振装置，包括固定座10、至少三个三自由度准零刚度机构20和安装座30。其中，至少三个三自由度准零刚度机构20，分别安装在固定座10的多个角处；安装座30的多个角分别与至少三个三自由度准零刚度机构20相连接；安装座30位于固定座10的上方，并且安装座30与固定座10不直接连接。

上述的六自由度准零刚度隔振装置，通过在固定座10上安装至少三个三自由度准零刚度机构20，至少三个三自由度准零刚度机构20分别安装在固定座10的多个角处，将安装座30的多个角分别与至少三个三自由度准零刚度机构20相连接，通过并联多个（>3）三自由度准零刚度机构20达到六自由度的准零刚度，通过并联数实现对静态承载能力的分级控制，易于标准化、系列化，且该装置结构紧凑、节省空间，质量轻，可靠度高。该六自由度准零刚度隔振装置解决了现有准零刚度隔振装置不方便对静态承载能力进行控制、占用空间大的问题。

具体地，参见图1、图2和图3，在本实施例中，三自由度准零刚度机构20包括基座21、三副弹簧对22和连接头23。其中，基座21通过螺栓安装在固定座10上；弹簧对22的两端均铰接安装在基座21上；三副弹簧对22的中部均与连接头23铰接，安装座30通过连接头23与三自由度准零刚度机构20相连接；三副弹簧对22沿基座21的竖向轴线120°旋转对称。其中，弹簧对22是预压的，通过弹簧对22在平衡点的静立差合成整体的静态承载能力，其刚度、尺寸、预压量之间的巧妙平衡使得在平衡点处动态刚度为0。

进一步地，参见图4，基座21包括下部安装环211、上部安装环212和多根连接杆213。其中，下部安装环211通过螺栓安装在固定座10上，下部安装环211上沿周向均布设置有三个第一铰接支座214；上部安装环212上沿周向均布设置有三个第二铰接支座215，三个第一铰接支座214与三个第二铰接支座215交错设置；下部安装环211和上部安装环212通过多根连接杆213相连接。采用这样的基座21，一方面可以减轻整个隔振装置的重量；另一方面也方便拆装。

在本实施例中，第一铰接支座214和第二铰接支座215可以为球铰、虎克铰或锥形浅盲孔；弹簧对22的每根弹簧两端的设置有球铰、虎克铰或顶尖。第一铰接支座214和第二铰接支座215的球铰、虎克铰或锥形浅盲孔与弹簧两端的球铰、虎克铰或顶尖配合连接。

参见图1，在本实施例中，三自由度准零刚度机构20的数量优选为四个，该四个三自由度准零刚度机构20对称安装在固定座10的四个角处，安装座30的四个角分别与一个三自由度准零刚度机构20中的连接头23相连接。如此，可确保实现六自由度的隔振，并使整个隔振装置具有更好的稳定性。

为了进一步减轻该隔振装置的重量，在本实施例中，固定座10和安装座30上均并列开设有多个镂空槽40。通过在固定座10和安装座30上开设多个镂空槽40，减少了固定座10和安装座30所用材料，有效减少了六自由度准零刚度隔振装置的整体重量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。