[发明专利]一种柔性适配装置

说明书

本发明涉及一种柔性适配装置，属于机械振动隔离领域。本柔性适配装置由开槽圆管及连接在开槽圆管两端的上、下安装连接结构构成，上、下安装连接结构均为法兰盘；在开槽圆管管壁上沿该开槽圆管的轴线方向、圆周方向开槽形成环形波浪梁以及垂直于该环形波浪梁的多个短梁。通过控制开槽圆管的尺寸、环形波浪梁的高度以及连接梁的分布方式和高度，实现对柔性适配装置各向刚度、结构强度的要求。该装置具有轴、径向刚度分配灵活，承载范围大，结构紧凑、空间利用率高，便于与其它外部零件连接，方便批量生产等诸多优点。

技术领域

本发明属于机械振动隔离领域，具体涉及一种可满足全方向刚度要求的柔性适配装置。

背景技术

隔振器、动力吸振器广泛应用于机械、建筑工程领域中的隔振设计问题。近年来，在航天领域，特别是对地观测与天文观测卫星的设计中，由于设计分辨率越来越高，对卫星平台中诸如飞轮、制冷机等激振源，或诸如遥感相机等对振动敏感的设备，一般采取隔振措施。典型的隔振器、动力吸振器设计中必须包括提供刚度的元件，且元件性能直接影响隔振器的隔振性能、结构强度。因此，刚度元件的选型、设计和参数识别是隔振器设计中的重要步骤。

一种解决方式为采用传统金属螺旋弹簧作为刚度元件来提供刚度。此种弹簧只在轴向范围内具有较好的线性刚度，其它两个平动、三个转动方向刚度不作为可控制指标在手册(《Passive Vibration Isolation》ASME PRESS 2003)中列出，且线性度差。此外，传统金属螺旋弹簧一般由给定截面的金属丝绕制而成，局部结构频率较低，在复杂载荷条件下，如航天器在主动段承受的宽频段随机载荷及瞬态冲击载荷，易发生结构共振从而造成弹簧结构发生塑性变形甚至失效。工程中的一种解决方法是为螺旋弹簧添加轴向导向装置(如导向杆)，约束螺旋弹簧只在单向(即轴向)振动，再将多个此种单向弹簧按照一定的几何构型构成弹簧系统，进而提供多个方向的刚度。但这种方法应用于需在轨工作的航天器时，导向杆的间隙引入的非线性效应、导向杆相对运动部件的磨损可能使弹簧组实际刚度偏离设计刚度，进而严重影响隔振系统的性能。此外，导向杆中的润滑剂于真空环境中还存在挥发等问题。

针对上述问题，航天应用中一般采用一种基于沿管状结构管壁圆周方向开槽的方式实现的柔性适配装置作为刚度元件，如图1所示，开槽圆管400管壁上沿该圆管的圆周方向开多个槽410形成交错堆叠悬臂梁的结构。但是，在航天器设计应用中，该传统对称开槽结构形式也存在一定的局限。在受力方面，此种柔性适配装置的轴、径向平动刚度均是由开槽结构中的切向梁弯曲(单端固支梁)实现的，因此该类开槽形式中，适配装置轴径向刚度比接近1，即仅通过开槽尺寸难以有效地分配其轴径向刚度比，仅能通过改变适配装置外形尺寸(增加高径比)来实现。在一些需要高轴径向刚度比的场合，此种开槽方式需额外占用外部空间(增加高度)或是缩小内部可利用空间(缩小直径)。此外，由于受力以单端固支梁弯曲的形式实现，因此，当适配装置的设计刚度下降时，其相应方向的静力承载能力也降低，这样当此适配装置应用于低频隔振问题时，设计时必须考虑额外添加锁定解锁装置或限位装置。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种柔性适配装置，这种柔性适配装置通过在圆管管壁上沿圆管圆周方向、轴线方向进行开槽得到，具有轴、径向刚度分配灵活，承载范围大，结构紧凑、空间利用率高，便于与其它外部零件连接，方便批量生产等诸多优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种柔性适配装置，由开槽圆管及连接在该开槽圆管两端的上、下安装连接结构构成，上、下安装连接结构均为法兰盘；其特征在于，在开槽圆管管壁上沿该开槽圆管的轴线方向、圆周方向开槽形成1个或多个环形波浪梁以及垂直于所述环形波浪梁的多个连接梁；开槽圆管管壁上端或下端与相邻的环形波浪梁之间、相邻的两环形波浪梁之间均通过连接梁连接。

所述环形波浪梁为1个时，通过各连接梁将环形波浪梁的顶端、底端分别与开槽圆管管壁的上、下端连接。