專利名稱：一種六自由度低頻微振動隔離機(jī)械裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種六自由度低頻微振動隔離機(jī)械裝置，屬于機(jī)械設(shè)備振動控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，エ業(yè)和制造業(yè)對精密測量、精密加工等技術(shù)的需求越來越旺盛。研究發(fā)現(xiàn)，對高精密測量、加工設(shè)備產(chǎn)生危害的振動主要是頻率在0. 5 70Hz范圍內(nèi)的微振動，這要求上述精密設(shè)備具備隔離低頻微振動的能力。主動隔振裝置對于解決低頻微振動十分有效，但其存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、需要性能優(yōu)異的傳感器和作動器等缺點。而傳統(tǒng)的線性被動隔振裝置要實現(xiàn)低頻、超低頻隔振，則必須降低系統(tǒng)剛度或增加配重質(zhì)量。降低剛度會造成隔振裝置承載下降、弾性元件變形過大等問題 ；增加配重質(zhì)量則會造成隔振裝置效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出ー種六自由度低頻微振動隔離機(jī)械裝置，用于機(jī)密設(shè)備的振動隔離，以適應(yīng)安裝其上的高精密設(shè)備對隔振裝置的空間低頻振動隔離的要求。ー種六自由度低頻微振動隔離機(jī)械裝置，包括基座(21)、隔振單元(18)和載物臺
(17)；所述的基座(21)與載物臺(17)結(jié)構(gòu)相同，其中基座(21)包括固定板(22)、連接塊(19)和桿端關(guān)節(jié)軸承(20)，固定板(22)為三塊定位板均勻分布在圓形板上的扁平結(jié)構(gòu)件，連接塊(19)為三棱錐型結(jié)構(gòu)件，三個連接塊(19)分別固定在固定板(22)中的三塊定位板上，連接塊(19)中ー個三菱錐面的邊，與定位板的長邊垂直設(shè)置，連接塊(19)中兩個面向固定板(22)圓心的三菱錐面上分別連接ー個桿端關(guān)節(jié)軸承(20)；基座(21)的每個連接快(19)上固定兩個桿端關(guān)節(jié)軸承(20)，每ー個桿端關(guān)節(jié)軸承(20)連接ー個隔振単元(18)的一端，載物臺(17)的每個連接快(19)上固定兩個桿端關(guān)節(jié)軸承(20)，每ー個桿端關(guān)節(jié)軸承(20)連接隔振単元(18)的另一端。本發(fā)明的優(yōu)點在于(I)負(fù)剛度機(jī)構(gòu)彈簧僅在振動隔離機(jī)械裝置受到振動時起作用，即保證了較高的支撐剛度，又降低了系統(tǒng)的動剛度。(2)通過調(diào)節(jié)預(yù)緊螺釘，實現(xiàn)對隔振器隔振帶寬的改變，以適應(yīng)各種エ況。(3)通過Stewart平臺實現(xiàn)空間六自由度隔振的功能。(4)本發(fā)明為被動隔振裝置，無需外部提供能源，無功耗，環(huán)保。(5)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，零部件少，便于加工制造。


圖I是本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的俯視圖；圖3是本發(fā)明的隔振單元結(jié) 構(gòu)示意圖；圖中I-螺紋桿 2_方形螺紋筒3_ ニカ桿4-主體 5-杠桿鉸支座6-連接螺釘7-杠桿 8-橫向壓塊9-橫向彈簧10-壓緊片 11-預(yù)緊螺釘12-連接桿13-支撐彈簧 14-壓緊桿15-直線軸承16-連接螺釘 17-載物臺18-隔振單元19-連接塊 20-桿端關(guān)節(jié)軸承21-基座22-固定板
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。本發(fā)明是ー種六自由度低頻微振動隔離機(jī)械裝置，如圖I、圖2所示，包括基座21、隔振單元18和載物臺17。所述的隔振單元18與基座21和載物臺17上的桿端關(guān)節(jié)軸承20相連，基座21為連接并固定隔振單元18的基礎(chǔ)，載物臺17為放置負(fù)載的平臺。所述的基座21與載物臺17結(jié)構(gòu)相同，其中基座21包括固定板22、連接塊19和桿端關(guān)節(jié)軸承20，固定板22為三塊定位板均勻分布在圓形板上的扁平結(jié)構(gòu)件，連接塊19為三棱錐型結(jié)構(gòu)件，三個連接塊19分別通過螺釘固定在固定板22中的三塊定位板上，連接塊19中ー個三菱錐面的邊，與定位板的長邊垂直設(shè)置，連接塊19中兩個面向固定板22圓心的三菱錐面上分別連接ー個桿端關(guān)節(jié)軸承20，為螺紋連接，本發(fā)明中桿端關(guān)節(jié)軸承20的型號為SQZ8-RS。通過上述連接，基座21上設(shè)有三個連接塊19，每個連接快19上固定兩個桿端關(guān)節(jié)軸承20，共6個，每ー個桿端關(guān)節(jié)軸承20連接ー個隔振單元18的一端，載物臺17上也設(shè)有三個連接塊19，每個連接快19上固定兩個桿端關(guān)節(jié)軸承20，共6個，每ー個桿端關(guān)節(jié)軸承20連接隔振單元18的另一端。所述的隔振単元18如圖3所示，包括正剛度部分、負(fù)剛度部分和基體部分?；w部分包括主體4、直線軸承15、壓緊片10、連接螺釘、連接桿12。正剛度部分包括支撐彈簧13、壓緊桿14和螺紋桿I。負(fù)剛度部分包括方形螺紋筒2、ニカ桿3、杠桿7、杠桿鉸支座5、橫向壓塊8和橫向彈簧9。主體4為倒立的“土”形的部件，頂部向下設(shè)有圓孔，支撐彈簧13下端與圓孔底部接觸，上端受壓緊桿14壓緊，壓緊桿14的另一端與螺紋桿I通過螺紋連接，壓緊桿14外圍與基體直線軸承15徑向配合，直線軸承15通過連接螺釘16與主體4固連，螺紋桿I的另一端與桿端關(guān)節(jié)軸承20連接。主體4的底端，底部向上設(shè)有ー個圓孔，連接桿12的一端固定連接在圓孔中，另一端與桿端關(guān)節(jié)軸承20連接。主體4底端橫梁中部徑向設(shè)有方形通孔，底端橫梁的軸向兩端分別設(shè)有貫通的圓形凹槽，凹槽聯(lián)通方形通孔與外部，凹槽一端設(shè)有預(yù)緊螺釘11，預(yù)緊螺釘11與凹槽螺紋連接，預(yù)緊螺釘11 一端與壓緊片10接觸，凹槽的另一端設(shè)有橫向壓塊8，壓緊片10與橫向壓塊8之間設(shè)有橫向彈簧9，橫向彈簧9外端受橫向壓塊8壓緊，內(nèi)端與壓緊片10接觸。橫向壓塊8的一端接觸橫向彈簧9，另一端與杠桿7的底端通過鉸鏈連接。方形螺紋筒2固定在螺紋桿I外圍，方形螺紋筒2兩側(cè)面分別通過鉸鏈連接ー個ニカ桿3，ニカ桿3的另一端分別通過鉸鏈與一個杠桿7連接；杠桿7上設(shè)有杠桿鉸支座5，杠桿鉸支座5通過連接螺釘6與主體4的頂端橫梁固定連接。所述的支撐彈簧13為H型，是市購產(chǎn)品；壓緊桿11是一端有M8螺紋、一端有凸緣的階梯圓柱件；螺紋桿I是自主設(shè)計的上端有M8外螺紋、下端有M16外螺紋并且在底部打有M8螺紋孔的圓柱形結(jié)構(gòu)件；方形螺紋筒2是中間開有M16螺紋通孔、側(cè)帶有耳片的方形結(jié)構(gòu)件；ニカ桿3為兩端開槽并有鉸接孔的桿件；杠桿7是兩端和中間開有鉸接孔的桿件；杠桿鉸支座5是ー個帶雙耳片的結(jié)構(gòu)件；橫向壓塊8為一端為鉸接用ニ片、一端為圓柱的結(jié)構(gòu)件；橫向彈簧9為YI型，是市購產(chǎn)品；主體4是自行設(shè)計的“土”型結(jié)構(gòu)件；直線軸承15 的型號為LMF13UU，是市購產(chǎn)品；壓緊片10為扁平圓柱形結(jié)構(gòu)件；連接螺釘6、16為M6X20的螺釘，是市購產(chǎn)品；連接桿12是一端有M8外螺紋、一端有M14外螺紋的圓柱形結(jié)構(gòu)件。本發(fā)明的工作過程為通過調(diào)節(jié)預(yù)緊螺釘11使橫向彈簧9受壓產(chǎn)生預(yù)緊力，沿杠桿7和ニカ桿3傳遞給方形螺紋筒2。靜止時，支撐彈簧13支撐載物臺17以及負(fù)載，然后調(diào)節(jié)方形螺紋筒2使ニカ桿3位于水平位置。當(dāng)?shù)撞渴艿秸駝樱叫温菁y筒2偏離平衡位置，橫向彈簧9產(chǎn)生使方形螺紋筒2偏離平衡位置的分力，形成負(fù)剛度，降低隔振單元18固有頻率，使其能隔離較低頻率的振動。本發(fā)明將正剛度彈簧和負(fù)剛度機(jī)構(gòu)并聯(lián)，形成非線性隔振単元，在實現(xiàn)較高支撐剛度的同時降低動剛度，確保一定承載能力的同時具備了隔離低頻振動的能力。還通過調(diào)節(jié)非線性隔振單元中負(fù)剛度機(jī)構(gòu)彈簧的壓縮量來改變隔振頻率范圍。進(jìn)ー步，再將六個非線性隔振單元按照六桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)Stewart平臺的結(jié)構(gòu)形式組合形成機(jī)械裝置。因此，本發(fā)明具備六自由度低頻微振動隔離的能力。
權(quán)利要求
1.一種六自由度低頻微振動隔離機(jī)械裝置，其特征在于，包括基座(21)、隔振單元(18)和載物臺(17)；所述的基座(21)與載物臺(17)結(jié)構(gòu)相同，其中基座(21)包括固定板(22)、連接塊(19)和桿端關(guān)節(jié)軸承(20)，固定板(22)為三塊定位板均勻分布在圓形板上的扁平結(jié)構(gòu)件，連接塊(19)為三棱錐型結(jié)構(gòu)件，三個連接塊(19)分別固定在固定板(22)中的三塊定位板上，連接塊(19)中一個三菱錐面的邊，與定位板的長邊垂直設(shè)置，連接塊(19)中兩個面向固定板(22)圓心的三菱錐面上分別連接一個桿端關(guān)節(jié)軸承(20)；基座(21)的每個連接快(19)上固定兩個桿端關(guān)節(jié)軸承(20)，每一個桿端關(guān)節(jié)軸承(20)連接一個隔振單元(18)的一端，載物臺(17)的每個連接快(19)上固定兩個桿端關(guān)節(jié)軸承(20)，每一個桿端關(guān)節(jié)軸承(20)連接隔振單元(18)的另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種六自由度低頻微振動隔離機(jī)械裝置，其特征在于，所述的桿端關(guān)節(jié)軸承(20)的型號為SQZ8-RS。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種六自由度低頻微振動隔離機(jī)械裝置，其特征在于，所述的隔振單元(18)包括正剛度部分、負(fù)剛度部分和基體部分；基體部分包括主體(4)、直線軸承(15)、壓緊片(10)、連接螺釘、連接桿(12);正剛度部分包括支撐彈簧(13)、壓緊桿(14)和螺紋桿(I);負(fù)剛度部分包括方形螺紋筒(2)、二力桿(3)、杠桿(7)、杠桿鉸支座(5)、橫向壓塊⑶和橫向彈簧(9)； 主體(4)為倒立的“土”形的部件，頂部向下設(shè)有圓孔，支撐彈簧(13)下端與圓孔底部接觸，上端受壓緊桿(14)壓緊，壓緊桿(14)的另一端與螺紋桿(I)通過螺紋連接，壓緊桿(14)外圍與基體直線軸承(15)徑向配合，直線軸承(15)通過連接螺釘(16)與主體(4)固連，螺紋桿⑴的另一端與桿端關(guān)節(jié)軸承(20)連接；主體(4)的底端，底部向上設(shè)有一個圓孔，連接桿(12)的一端固定連接在圓孔中，另一端與桿端關(guān)節(jié)軸承(20)連接； 主體(4)底端橫梁中部徑向設(shè)有方形通孔，底端橫梁的軸向兩端分別設(shè)有貫通的圓形凹槽，凹槽聯(lián)通方形通孔與外部，凹槽一端設(shè)有預(yù)緊螺釘(11)，預(yù)緊螺釘(11)與凹槽螺紋連接，預(yù)緊螺釘(11) 一端與壓緊片(10)接觸，凹槽的另一端設(shè)有橫向壓塊(8)，壓緊片(10)與橫向壓塊⑶之間設(shè)有橫向彈簧(9),橫向彈簧(9)外端受橫向壓塊⑶壓緊，內(nèi)端與壓緊片(10)接觸；橫向壓塊(8)的一端接觸橫向彈簧(9)，另一端與杠桿(7)的底端通過鉸鏈連接； 方形螺紋筒(2)固定在螺紋桿(I)外圍，方形螺紋筒(2)兩側(cè)面分別通過鉸鏈連接一個二力桿(3)，二力桿(3)的另一端分別通過鉸鏈與一個杠桿(7)連接；杠桿(7)上設(shè)有杠桿鉸支座(5)，杠桿鉸支座(5)通過連接螺釘(6)與主體(4)的頂端橫梁固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種六自由度低頻微振動隔離機(jī)械裝置，其特征在于，所述的支撐彈簧(13)、橫向彈簧(9)為 型；直線軸承(15)的型號為LMF13UU。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種六自由度低頻微振動隔離機(jī)械裝置，其特征在于，所述的壓緊桿(11)是一端有Μ8螺紋、一端有凸緣的階梯圓柱件； 螺紋桿(I)上端有Μ8外螺紋、下端有Μ16外螺紋并且在底部打有Μ8螺紋孔的圓柱形結(jié)構(gòu)件； 方形螺紋筒(2)是中間開有Μ16螺紋通孔、側(cè)帶有耳片的方形結(jié)構(gòu)件； 二力桿(3)為兩端開槽并有鉸接孔的桿件；杠桿(7)是兩端和中間開有鉸接孔的桿件；杠桿鉸支座(5)是一個帶雙耳片的結(jié)構(gòu)件；橫向壓塊(8)為一端為鉸接用二片、一端為圓柱的結(jié)構(gòu)件； 壓緊片(10)為扁平圓柱形結(jié)構(gòu)件；連接螺釘(6、16)為M6 X 20的螺釘；連接桿(12)是一端有M8外螺紋、一端有M14外螺紋的圓柱形結(jié)構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種六自由度低頻微振動隔離機(jī)械裝置，包括基座、隔振單元和載物臺，基座與載物臺相同，基座包括固定板、連接塊和桿端關(guān)節(jié)軸承，固定板為三塊定位板均勻分布在圓形板上的扁平結(jié)構(gòu)件，連接塊為三棱錐型結(jié)構(gòu)件，三個連接塊分別固定在固定板中的三塊定位板上，連接塊中一個三菱錐面的邊，與定位板的長邊垂直設(shè)置，連接塊中兩個面向固定板圓心的三菱錐面上分別連接一個桿端關(guān)節(jié)軸承；基座的每個連接快上固定兩個桿端關(guān)節(jié)軸承，每一個桿端關(guān)節(jié)軸承連接一個隔振單元的一端，載物臺的每個連接快上固定兩個桿端關(guān)節(jié)軸承，每一個桿端關(guān)節(jié)軸承連接隔振單元的另一端。本發(fā)明為被動隔振裝置，無需外部提供能源，無功耗，環(huán)保。
文檔編號F16F15/02GK102853025SQ20121007641
公開日2013年1月2日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者李偉鵬, 翟翔雨, 周世驥, 胡展, 徐舒寒 申請人:北京航空航天大學(xué)