[发明专利]一种欠自由度冗余隔振系统

说明书

本发明涉及一种欠自由度冗余隔振系统，包括：隔振安装面、四个支撑杆、四个隔振弹簧、四个虎克铰、四个单自由度铰、四个导向槽、安装基础。支撑杆用于连接隔振安装面和隔振弹簧，上端通过虎克铰与前者相连接，下端通过单自由度铰与后者相连接，铰的转轴均平行于隔振安装面，同一位置处虎克铰的转轴方向与单自由度铰转轴方向平行或垂直，任意位置处单自由度铰的转轴方向平行于相邻的两个单自由度铰所在位置的连线；隔振弹簧和导向槽下端固定在安装基础上，隔振弹簧可实现单方向减振隔振；四个隔振弹簧的布置可衰减安装基础产生的沿一个平移方向和绕两个转动方向的振动。本发明采用欠自由度隔振方式，降低隔振器的设计难度，提高稳定性，且具有冗余的优势。

技术领域

本发明涉及一种欠自由度冗余隔振系统，可用于隔离特定方向的振动，在其余方向保持较高的结构刚度，隔振系统的设计具有冗余的优势。

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。在某些系统中影响系统工作的振动形式往往集中在某个或某几个方向上，如影响星上相机的视轴指向的振动形式仅有三种：沿视轴方向的平动和绕视轴两个正交轴的转动。对于此类系统，在设计隔振器时仅仅需要考虑有影响的振动形式，在其余方向上保持较高的结构刚度，从而保证系统稳定性。

同时，常采用的Stewart平台存在不具有冗余的缺陷，即某个隔振器损坏后，整个平台将无法正常工作。这在航天领域的影响是致命的，需要在平台设计阶段投入大量的精力保证平台可靠性。本发明在此基础上，设计了一种欠自由度冗余隔振系统，可以实现：在任意一个隔振弹簧失效的情况下，系统依旧具备正常的隔振功能。

目前，国内外尚未见有关此类隔振系统的文献报导。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种欠自由度冗余隔振系统，降低隔振系统的设计工作量，将振动源产生的振动分为必须隔振的振动和非必须隔振的振动两大类，仅对前者进行相应的隔振设计工作，同时克服常用的Stewart平台不具备冗余的缺点，提高隔振系统的可靠性。

本发明要解决其技术问题所采用的技术方案是：一种欠自由度冗余隔振系统，包括：隔振安装面、四个支撑杆、四个隔振弹簧、四个虎克铰、四个单自由度铰、四个导向槽、安装基础。四个虎克铰分别位于隔振安装面的四个对角处；支撑杆用于连接隔振安装面和四个隔振弹簧，上端通过虎克铰与隔振安装面相连接，下端通过单自由度铰与隔振弹簧相连接，四个虎克铰和四个单自由度铰采用柔性铰的设计形式，其转轴均平行于隔振安装面，同一位置处虎克铰的转轴方向与单自由度铰的转轴方向平行或垂直，四个位置的单自由度铰转轴的方向与四个单自由度铰的位置相关，单自由度铰转轴的方向平行于相邻的单自由度转轴所在位置的连线，单自由度铰转轴的方向平行于相邻的单自由度转轴所在位置的连线，单自由度铰转轴的方向平行于相邻的单自由度转轴所在位置的连线，单自由度铰转轴的方向平行于相邻的单自由度转轴所在位置的连线；四个隔振弹簧和四个导向槽下端固定在安装基础上，每个隔振弹簧可以实现对沿导向槽方向的振动的减振隔振；安装基础产生的振动先经四个隔振弹簧或四个导向槽，再经四个支撑杆后传递到隔振安装面，四个隔振弹簧的布置形式可以衰减由安装基础产生的一个平移方向和两个转动方向的振动，平移方向即沿导向槽方向，转动方向即绕单自由度转轴所在位置的连线方向和绕单自由度转轴所在位置的连线方向，其余方向的振动形式直接经四个导向槽向上传递，以此实现欠自由度隔振。且任意一个位置处的隔振弹簧失效后，其余三个依旧可以实现对上述三种形式的振动的衰减，以此实现具有冗余特性的隔振；

所述隔振弹簧可以衰减沿导向槽方向的振动，对于垂直该方向的振动由导向槽传递到支撑杆。沿导向槽方向的刚度由隔振弹簧决定，以减振隔振为关键设计指标，垂直于导向槽方向的刚度由导向槽和支撑杆共同决定，以承载能力为关键设计指标。