[发明专利]三向变刚度隔振装置

说明书

本发明涉及三向变刚度隔振装置，属于隔振装置设计领域；包括底板、第一纵向调节机构、纵向调节板、纵向弹簧、2个连杆、2个侧向调节机构、连接耳片、中心板、纵向压杆、纵向拉杆、第二纵向调节机构、载物板、活动外壳、侧板、顶盖、n个支杆和平衡板；中心板和活动外壳实现了载物板相对底板的运动的解耦，被隔振物固定在载物板12上，沿着三个正交方向微幅运动，实现三向隔振，且刚度可调；本发明以调节刚度值的方式，在高刚度与低刚度状态之间进行切换，实现半主动隔振，三个正交方向的刚度可调，并且在纵向和侧向的刚度调节具有解耦的优势，同时可以利用自身结构进行限位保护。

技术领域

本发明属于隔振装置设计领域，涉及三向变刚度隔振装置。

背景技术

当受到外界振源的激励时，系统可能产生受迫振动，对于精密制造业，航空，航天和武器装备等领域，振动超过一定程度可能会导致设备无法正常工作，所以需要采取一定的措施来避免设备产生过大的振动。常用的隔振方式包括被动隔振、半主动隔振和主动隔振三种，被动隔振方式结构简单，可靠性高，但是低频段隔振性能较差，并且无法适应频率变化的振动信号；主动隔振方式虽然可以满足低频段隔振的要求，但是对控制律具有很大依赖性，控制不当容易发生失稳；对于半主动隔振方式，可以通过调节系统的刚度、阻尼或者质量特性实现，其中调节刚度的方式更适用于对低频隔振要求较高的场合。

国内外变刚度设计主要是单向变刚度隔振的设计，尤其是纵向变刚度隔振，如：汽车变刚度座椅用于隔离行驶过程中产生的纵向振动，单向变刚度隔振装置适用于扰动方向单一的场合，而对于船舶和航天器工作状态下通常会受到多向扰动的影响。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出三向变刚度隔振装置，以调节刚度值的方式，在高刚度与低刚度状态之间进行切换，实现半主动隔振，三个正交方向的刚度可调，并且在纵向和侧向的刚度调节具有解耦的优势，同时可以利用自身结构进行限位保护。

本发明解决技术的方案是：

三向变刚度隔振装置，包括底板、第一纵向调节机构、纵向调节板、纵向弹簧、2个连杆、2个侧向调节机构、连接耳片、中心板、纵向压杆、纵向拉杆、第二纵向调节机构、载物板、活动外壳、侧板、顶盖、n个支杆和平衡板；其中，底板为水平放置的板状结构；侧板沿周向环绕在底板的侧壁；第一纵向调节机构安装在底板上表面的中心位置；纵向调节板为平板结构，纵向调节板水平放置在第一纵向调节机构的顶部；纵向弹簧轴向竖直安装在纵向调节板的上表面中心位置；连接耳片安装在纵向弹簧的顶部；2个连杆水平对称设置在连接耳片的侧壁处；且每个连杆上设置有1个侧向调节机构；连接耳片的顶部伸出侧板；中心板水平设置在连接耳片的顶部；活动外壳沿周向环绕在中心板的侧壁，顶盖盖在活动外壳顶部开口处；纵向压杆轴向竖直放置；平衡板设置在纵向压杆的顶端；纵向压杆的轴向底端与中心板连接；纵向压杆的轴向顶端与平衡板下表面的中心连接；纵向拉杆轴向竖直放置，且纵向拉杆的轴向底端与平衡板上表面中心连接，纵向拉杆的轴向顶端与顶盖下表面中心连接；第二纵向调节机构设置在纵向拉杆上；n个支杆轴向竖直放置，且n个支杆沿平衡板周向均匀分布；n个支杆向上伸出载物板；载物板水平安装在n个支杆的顶端；被隔振物固定安装在载物板的上表面。

在上述的三向变刚度隔振装置，n为正整数，且n不小于4。

在上述的三向变刚度隔振装置，所述连杆的轴向一端通过单自由度铰链与连接耳片侧壁旋转连接；连杆的轴向另一端通过单自由度铰链与侧板内壁连接。

在上述的三向变刚度隔振装置，所述纵向压杆的轴向底端通过二自由度铰链与中心板连接，纵向压杆的轴向顶端通过二自由度铰链与顶盖连接；实现纵向压杆以二自由度铰链为基点的摆动。

在上述的三向变刚度隔振装置，放置被隔振物后，通过第一纵向调节机构调节纵向调节板的高度，实现改变纵向弹簧的压缩量及中心板的竖直高度；实现将2个连杆调整至水平状态。