具有自平衡的四自由度隔振装置

本技术属于隔振器械领域，具体涉及一种具有自平衡的四自由度隔振装置。

背景技术：

1、振动是一种普遍的物理现象，在精密机械方面对系统隔振性能的要求日益提高，精密仪器设备在运输或者工作过程中不可避免地会受到路面或工作环境带来的不同方向的干扰和振动,这些振动不同程度地影响了它们的使用精度和寿命，使机械产品的加工质量和生产效率难以得到保障。

2、系统刚度k减小或被隔振体质量m增大会导致被隔振物体的静位移过大，稳定性变差，因此，在隔离低频振动时，传统的线性隔振器面临着系统的承载能力和隔振效果之间的矛盾，与此同时，在实际应用中还需要考虑承载物体存在质量变化的情形，转动方向当转动中心与综合重心不重合时，系统类似单摆结构，当重心高于转心时属于不稳定正摆，当重心低于转心时属于单摆，均不适合隔离低频振动，需要考虑整个系统的静态平衡，消减低频振动的同时又能保证整体结构稳定性，因此，有必要提出一种具有自平衡的四自由度隔振装置。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种具有自平衡的四自由度隔振装置，其包括自平衡支链、准零刚度支链和支撑平台，准零刚度支链设置在下方，自平衡支链均匀分布在准零刚度支链四周，自平衡支链的上平台与准零刚度支链的连接座通过连接板连接。本实用新型采用一个正刚度弹簧作为准零隔振正刚度，弹簧阻尼器作为准零隔振负刚度从而形成准零刚度隔振机构，同时运用配重实现支链自平衡，多个自平衡支链中心对称布置实现整体结构自平衡，在多种姿态下隔振机构自身性能不受自身结构重力的影响，自身结构的重心不发生变化，具有更好的振动环境适应性。

2、本实用新型提供一种具有自平衡的四自由度隔振装置，其包括自平衡支链、准零刚度支链和支撑平台，所述自平衡支链均匀分布在准零刚度支链的周围，自平衡支链的上平台与准零刚度支链的连接座通过连接板连接，支撑平台设置在自平衡支链的中心，支撑平台的下表面通过球副与自平衡支链的中心连杆连接；所述准零刚度支链，其包括固定底座、连接座、第一弹簧阻尼器和正刚度弹簧，所述固定底座包括底板、加强筋和阶梯柱，所述加强筋设置在所述底板的上表面，且沿所述底板的对角线分布，所述阶梯柱设置在所述加强筋交点的上方；所述连接座包括悬臂、连接柱、连接通孔和第一连接板，所述第一连接板和悬臂依次交替间隔设置于所述连接柱的周围，所述连接座的连接通孔套设在所述固定底座的阶梯柱上，且所述正刚度弹簧设置于所述阶梯柱与所述连接通孔之间；所述支撑平台的上表面设有承载待隔振物体的挡块；所述自平衡支链通过第二连接板与所述连接座上的第一连接板连接；所述自平衡支链包括下平台、连接杆、中心连杆、第二弹簧阻尼器和上平台，所述下平台与上平台均呈圆环状，且所述上平台的一侧设有第二连接板，所述连接杆布设于所述下平台与上平台之间，且所述连接杆的上下两端通过各自的万向节与所述上平台和下平台分别连接，所述第二连接板的第一侧的相邻两个连接杆中间设有第二弹簧阻尼器，且所述第二弹簧阻尼器的上下两端通过各自的球副与所述上平台和下平台分别连接，所述中心连杆的上端通过球副与所述支撑平台连接，所述中心连杆的下端穿过所述上平台与所述下平台的中心处连接。

3、在一种优选的实施方式中，所述自平衡支链还包括拉簧和柔性环，所述拉簧设于所述第二连接板的第二侧的相邻两个连接杆之间，且所述拉簧的上端与连接杆的上端连接，所述拉簧的下端与相邻的连接杆的下端连接。

4、进一步，所述自平衡支链水平设有呈中心对称分布的四组，相邻两组自平衡支链之间间隔90°。

5、可优选的是，所述自平衡支链处于初始状态时，所述自平衡支链的中心连接杆轴线的延长线相交于一个交点上，且所述交点与所述支撑平台的旋转中心相重合。

6、可优选的是，所述固定底座还包括连接耳，所述连接耳朝所述加强筋方向均布于所述阶梯柱的圆柱部四周。

7、可优选的是，所述正刚度弹簧的上端与所述连接通孔的内侧端面相接触，所述正刚度弹簧的下端与所述阶梯柱连接。

8、可优选的是，所述第一弹簧阻尼器的第一端通过转动副连接悬臂的末端，所述第一弹簧阻尼器的第二端通过转动副与连接耳相连。

9、可优选的是，所述悬臂的朝向与所述连接耳的朝向相同。

10、可优选的是，所述自平衡支链还包括配重环，所述连接杆的上端设有连接球，所述连接球穿过所述上平台后通过球副与所述配重环连接。

11、本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

12、(1)本实用新型具有自平衡的四自由度隔振装置，具有自平衡特性，在多种姿态下隔振机构自身性能不受自身结构重力的影响，自身结构的重心不发生变化，具有更好的振动环境适应性。

13、(2)本实用新型具有自平衡的四自由度隔振装置，具有完全对称性，隔振效果的各向同性更佳。

14、(3)本实用新型具有自平衡的四自由度隔振装置，冗余隔振分支为隔振机构提升了容错性，即使其中一组自平衡分支出现故障，仍能保证系统的隔振性能，提高了系统的可靠性。

技术特征：

1.一种具有自平衡的四自由度隔振装置，其特征在于，其包括自平衡支链、准零刚度支链和支撑平台，所述自平衡支链均匀分布在准零刚度支链的周围，自平衡支链的上平台与准零刚度支链的连接座通过连接板连接，支撑平台设置在自平衡支链的中心，支撑平台的下表面通过球副与自平衡支链的中心连杆连接；

2.根据权利要求1所述的具有自平衡的四自由度隔振装置，其特征在于，所述自平衡支链还包括拉簧和柔性环，所述拉簧设于所述第二连接板的第二侧的相邻两个连接杆之间，且所述拉簧的上端与连接杆的上端连接，所述拉簧的下端与相邻的连接杆的下端连接。

3.根据权利要求2所述的具有自平衡的四自由度隔振装置，其特征在于，所述自平衡支链水平设有呈中心对称分布的四组，相邻两组自平衡支链之间间隔90°。

4.根据权利要求3所述的具有自平衡的四自由度隔振装置，其特征在于，所述自平衡支链处于初始状态时，所述自平衡支链的中心连接杆轴线的延长线相交于一个交点上，且所述交点与所述支撑平台的旋转中心相重合。

5.根据权利要求1所述的具有自平衡的四自由度隔振装置，其特征在于，所述固定底座还包括连接耳，所述连接耳朝所述加强筋方向均布于所述阶梯柱的圆柱部四周。

6.根据权利要求5所述的具有自平衡的四自由度隔振装置，其特征在于，所述正刚度弹簧的上端与所述连接通孔的内侧端面相接触，所述正刚度弹簧的下端与所述阶梯柱连接。

7.根据权利要求5所述的具有自平衡的四自由度隔振装置，其特征在于，所述第一弹簧阻尼器的第一端通过转动副连接悬臂的末端，所述第一弹簧阻尼器的第二端通过转动副与连接耳相连。

8.根据权利要求5所述的具有自平衡的四自由度隔振装置，其特征在于，所述悬臂的朝向与所述连接耳的朝向相同。

9.根据权利要求5所述的具有自平衡的四自由度隔振装置，其特征在于，所述自平衡支链还包括配重环，所述连接杆的上端设有连接球，所述连接球穿过所述上平台后通过球副与所述配重环连接。

技术总结
本技术公开一种具有自平衡的四自由度隔振装置，其包括自平衡支链、准零刚度支链和支撑平台，四个自平衡支链均匀分布在准零刚度支链四周，自平衡支链的上平台与准零刚度支链的连接座通过连接板连接，支撑平台设置在四个自平衡支链中心，支撑平台下表面通过球副与四个自平衡支链的中心连杆连接，本技术采用一个正刚度弹簧作为准零隔振正刚度，四个弹簧阻尼器作为准零隔振负刚度形成准零刚度隔振机构，同时运用配重环实现支链自平衡，四个自平衡支链中心对称布置实现整体结构自平衡，在多种姿态下隔振机构自身性能不受自身结构重力的影响，自身结构的重心不发生变化，具有更好的振动环境适应性。

技术研发人员：王帅,王国庆,宋菊青,余浪
受保护的技术使用者：东莞理工学院
技术研发日：20230314
技术公布日：2024/1/13