[发明专利]一种正负刚度并联三平移振动与冲击隔离平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种三平移多轴向缓冲减振装置，属于多轴振动控制技术和装置领域。

背景技术

机械振动与冲击按其空间作用方向划分，可分为单轴向和多轴向两种形式。现代工业的发展使得动力机械设备功率日益增大、转速加快、刚度相对减小、精度要求越来越高，同时结构日趋轻薄、复杂化和大型化，导致振源能量不断强化、振动环境复杂化、空间化，使得多轴向振动危害问题日益突出，直接影响高精度精密加工精度、精密仪器的测量和控制精度、仪表器械的使用性能，加剧构件的疲劳与磨损，缩短仪器设备的使用寿命，危害人体健康和舒适性，严重时还会引起灾难性破坏。例如，移动载运工具方面：高分辨率惯性导航和制导仪表在性能测试和使用过程时，对环境多轴向振动与冲击(特别是低频振动和倾斜)的要求极严；军事雷达天线、摄像机、瞄准器、实战军事武器平台等都要求高精度的、稳定的操作平台，才能满足现代武器的作战时间短、空域强的特点，然而机动作战中的野外环境使得上述设备经受剧烈的多轴向振动，严重影响操作平台的平稳性，从而影响整个武器系统的跟踪、瞄准和发射精度；航天领域火箭发射时的高速推进、空气动力和振动耦合，使得运载火箭及其内部有效载荷承受巨大的多轴向振动与冲击载荷，太空干涉测量仪、空间望远镜、空间天线、太空摄像机、卫星遥感器等在轨运行时，受到反冲作用轮、重力梯度、太阳辐射压力及设备操作等因素影响产生微幅多轴向振动与冲击，由于距离远，环境微小的振动会引起很大的误差，影响其工作性能；座椅、担架等常规仪器设备由于移动载运工具行驶自然环境因素、操控和内部动力设备干扰等因素影响，导致其常规搭载设备多轴向振动与冲击显著，对搭载设备和人体健康及舒适性都产生了严重的影响；高精度精密加工与精密仪器设备方面：如微机电系统(MEMS)的加工、检测和装配，光刻机刻划光栅，感光化学中胶片上乳剂涂层，半导体制成电路生产方面大规模集成芯片、声表面波器件、激光全息光栅、彩色显象管的阴罩等的加工、伺服磁盘的录磁等高精度精密加工过程和原子显微镜、曝光机、精密分析天平、光谱仪等精密仪器由于受到大地脉动、交通运输、人员走动和本身内部激励源作用，使其处于多轴向振动与冲击动力环境，影响其加工质量、精度和工作性能；建筑结构及工程机械方面：由于地震、风载等自然力干扰和机械设备多点、多向激励力干扰工况作用下，导致其多轴向振动与冲击显著，对建筑结构和工程机械本身及其内部仪器设备、周围环境和人体健康及舒适性都产生了严重的影响。

随着科技的发展，仪器设备动态性能要求的不断提高，多轴向振动与冲击的危害日益表现出来。为此，美国和我国军标及精密仪器设备振动与冲击标准中都对三平移轴向上振动与冲击响应提出了明确的要求。但由于缺乏相应的三平移轴向减振隔振装置，为了控制三平移轴向上振动与冲击响应水平，根据检索相关文献，一般采用的振动与冲击控制技术如下：1)采用橡胶隔振器、空气弹簧隔振器、钢丝绳隔振器等具有六轴向隔振特性的隔振器组合多面布置实现，如专利“移动载体平台控制所用传感器的隔振装置(ZL03267102.4)”；2)采用橡胶隔振器、空气弹簧隔振器、钢丝绳隔振器等具有六轴向隔振特性的隔振器组合同一平面布置、添加机构约束实现，如专利“无角位移减振装置(ZL200420012722.0)”；3)采用单轴向减振隔振装置分层单一控制来实现，如专利“一种三向悬挂减振座椅(ZL88212647.4)”；4)采用内含弹性、阻尼元件的并联机构来实现，如专利“航天器的整体隔振平台(ZL200610009888.0)”、“一种多维隔振装置(200910024448.6)”、“仿橡胶多自由度弹性阻尼减振装置(ZL02258129.4)”、“一类基于混联式运动副并联机构弹性多维减振平台(ZL200410014088.9)”、“磁流变半主动多自由度并联减振装置(ZL200810122615.6)”。