一种基于Stewart平台的六自由度准零刚度隔振系统

摘要

一种基于Stewart平台的六自由度准零刚度隔振系统，包括上平台和下平台，通过铰链块固定在上平台和下平台间的六个相同的支腿；所述铰链块为三个且呈等边三角形的形式分布，每个铰链块上固定两个支腿，相邻的支腿互相垂直，上平台相对下平台有六个自由度；所述的六个支腿具有准零刚度特性，故隔振系统在六个自由度上均具有准零刚度的特点，因此隔振系统的各阶共振频率很小，具有很宽的隔振频率范围；本发明具有高承载能力、低共振频率的特点，对低频振动具有很好的抑制效果，适用于航天领域中的飞轮系统、光学相机，及民用领域中精密机床、精密测量系统等设备的隔振。

主权项

一种基于Stewart平台的六自由度准零刚度隔振系统，包括上平台(1)和下平台(4)，通过铰链块(5)固定在上平台(1)和下平台(4)间的六个相同的支腿(3)，其特征在于：所述铰链块(5)为三个且呈等边三角形的形式分布，每个铰链块(5)上固定两个支腿(3)，相邻的支腿(3)互相垂直，支腿(3)的长度可变，上平台(1)相对下平台(4)有六个自由度；所述支腿(3)包括位于其两端的固定在铰链块(5)上的下柔性球铰(3.1)和上柔性球铰(3.12)，下柔性球铰(3.1)通过第二螺钉(3.2)和下盖(3.3)连接，下盖(3.3)的另一端依次设置有下膜片弹簧(3.17)、外筒(3.5)、上膜片弹簧(3.13)和上盖(3.8)，第三螺钉(3.4)将下盖(3.3)、下膜片弹簧(3.17)和外筒(3.5)三者紧固连接，第四螺钉(3.6)将上盖(3.8)、上膜片弹簧(3.13)和外筒(3.5)紧固连接；第五螺钉(3.10)将固定件(3.11)和上柔性球铰(3.12)固定连接，轴(3.9)的一端通过螺纹连接在固定件(3.11)上，另一端穿入上盖(3.8)、外筒(3.5)和下盖(3.3)的腔体中并依次穿过上膜片弹簧(3.13)和下膜片弹簧(3.17)，第一螺栓(3.18)将下膜片弹簧(3.17)和轴(3.9)固定，内磁环(3.15)固定在轴(9)上，外磁环(3.16)固定在外筒(3.5)内壁上，上膜片弹簧(3.13)和内磁环(3.15)将设置套筒(3.14)，第二螺栓(3.7)将上膜片弹簧(3.13)和套筒(3.14)沿轴向固定，所述下柔性球铰(3.1)、下盖(3.3)、下膜片弹簧(3.17)、外筒(3.5)、上膜片弹簧(3.13)、轴(3.9)和上柔性球铰(3.12)须保证较高的对中性；上膜片弹簧(3.13)和下膜片弹簧(3.17)一方面能够限制轴(3.9)的径向运动，另一方面能够提供一定的轴向支撑刚度，由于上膜片弹簧(3.13)和下膜片弹簧(3.17)的变形，轴(3.9)能够相对上盖(3.8)、外筒(3.5)和下盖(3.3)组成的组合体发生运动，因此支腿(3)长度可变；当该隔振系统承载时，须保证隔振系统处于静平衡状态下，内磁环(3.15)和外磁环(3.16)正对，此时由内磁环(3.15)和外磁环(3.16)组成的磁力弹簧在平衡位置附近产生负刚度，用来抵消上膜片弹簧(3.13)和下膜片弹簧(3.17)的正刚度，从而使支腿(3)达到准零刚度状态。