一种具有负刚度特征的张拉整体减振平台机构

1.本发明涉及隔振系统技术领域，更具体的说是涉及一种具有负刚度特征的张拉整体减振平台机构。


背景技术：

2.随着精密工程技术的不断发展，在精密加工、精密测量及空间微重力等研究领域，对隔离外界宽频带环境振动提出了越来越严格的要求。传统的隔振系统主要采用参数固定的弹簧和阻尼器结构来完成对被控对象的减振，在一般的工业场合可以达到生产要求。
3.但是随着现代工业中加工和测量精度的不断提高，隔振对象又兼具大载荷及结构复杂等特点，传统的隔振系统对隔离低频和超低频振动的效果并不理想，为了降低隔振系统隔振频率从而提高隔振带宽，最常用的方法为降低隔振系统刚度，但是较低的刚度会使弹簧的静态压缩量增大，并且导致隔振系统的承载能力下降。
4.因此，提供一种提高承载力同时降低系统隔振频率的具有负刚度特征的张拉整体减振平台机构是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种具有负刚度特征的张拉整体减振平台机构，针对现有隔振系统中低频隔振和稳定性之间的矛盾，优化并联机构，以满足隔振系统在不同场合下的应用精度需求。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种具有负刚度特征的张拉整体减振平台机构，包括底座、工作平台、张拉整体结构和负刚度结构，所述底座和所述工作平台上下平行分布，所述底座与所述工作平台通过所述张拉整体结构及位于所述张拉整体结构内部空间的所述负刚度结构柔性连接。
8.通过采取以上技术方案，本发明的有益效果：
9.将张拉整体结构与负刚度结构相结合组成并联平台，达到了自平衡、自稳定性特点，并且可以达到很大的隔振带宽，同时提供较大的承载力。
10.进一步的，所述底座包括连接为一体的固定平台和两个第一连接板，两个所述第一连接板分别位于所述固定平台顶平面前后两侧且对称分布；所述工作平台包括连接为一体的工作平台主体和两个第二连接板，两个所述第二连接板分别位于所述工作平台主体的底平面左右两侧且对称分布；所述固定平台和所述工作平台主体上下平行分布。
11.进一步的，所述张拉整体结构包括两个两杆张拉结构和两个柔性铰链，两个所述两杆张拉结构分别对称安装在所述第一连接板与所述第二连接板之间；两个所述柔性铰链分别转动安装在两个所述第一连接板之间的左右两侧且对称分布；两个所述两杆张拉结构通过两个所述柔性铰链连接。
12.进一步的，每个所述两杆张拉结构均包括两个压簧限位壳、两个压簧、两个张拉杆和两个张拉弹簧，两个所述压簧限位壳分别对称固定在两个所述第二连接板端部，所述压
簧限位壳内部具有水平分布的限位槽，所述压簧限位壳底部具有与所述限位槽连通的呈长条状的通过孔；两个所述压簧分别放置在两个所述限位槽内，每个所述压簧均包括压簧本体和固定在所述压簧本体两端的固定件和套环连接件，所述固定件与所述压簧限位壳固定连接；所述柔性铰链的两端分别通过轴承安装在两个所述第一连接板上；两个所述张拉杆交叉分布，每个所述张拉杆一端与所述套环连接件铰接，所述张拉杆另一端套合在所述柔性铰链上；两个所述张拉弹簧分别位于两个所述张拉杆的外侧且对称分布，每个所述张拉弹簧均竖直固定在所述压簧限位壳与所述第一连接板之间。
13.进一步的，所述负刚度结构包括方形导轨、滑块和四个拉簧，所述方形导轨竖直铰接在所述工作平台主体的底部中心；所述滑块嵌套在所述方形导轨上且通过紧固螺栓连接在一起；四个所述拉簧均匀分布，四个所述拉簧的顶端分别铰接在所述滑块上，四个所述拉簧的底端分别铰接在所述固定平台顶平面沿四个边长方向的中点位置。
14.进一步的，所述底座还包括四个橡胶支撑柱，四个所述橡胶支撑柱均固定在所述固定平台的底平面上，且四个所述橡胶支撑柱均匀分布。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
16.图1附图为本发明提供的一种具有负刚度特征的张拉整体减振平台机构的立体结构示意图；
17.图2附图为本发明提供的一种具有负刚度特征的张拉整体减振平台机构内部空间的立体结构示意图；
18.图3附图为本发明提供的一种具有负刚度特征的张拉整体减振平台机构的主视图；
19.图4附图为本发明提供的一种具有负刚度特征的张拉整体减振平台机构的侧视图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.如图1-4所示，本发明实施例公开了一种具有负刚度特征的张拉整体减振平台机构，包括底座1、工作平台2、张拉整体结构3和负刚度结构4，底座1和工作平台2上下平行分布，底座1与工作平台2通过张拉整体结构3及位于张拉整体结构3内部空间的负刚度结构4柔性连接。本发明将张拉整体结构3与负刚度结构4相结合组成并联平台，达到了自平衡、自稳定性特点，并且可以达到很大的隔振带宽，同时提供较大的承载力。
22.具体的，底座1包括连接为一体的固定平台11和两个第一连接板12，两个第一连接
板12分别位于固定平台11顶平面前后两侧且对称分布；工作平台2包括连接为一体的工作平台主体21和两个第二连接板22，两个第二连接板22分别位于工作平台主体21的底平面左右两侧且对称分布；固定平台11和工作平台主体21上下平行分布。
23.具体的，张拉整体结构3包括两个两杆张拉结构31和两个柔性铰链32，两个两杆张拉结构31分别对称安装在第一连接板12与第二连接板22之间；两个柔性铰链32分别转动安装在两个第一连接板12之间的左右两侧且对称分布；两个两杆张拉结构31通过两个柔性铰链32连接，从而工作平台主体21和固定平台11可以始终保持平行，不会产生偏转等问题。
24.具体的，每个两杆张拉结构31均包括两个压簧限位壳311、两个压簧312、两个张拉杆313和两个张拉弹簧314，两个压簧限位壳311分别对称固定在两个第二连接板22端部，压簧限位壳311内部具有水平分布的限位槽，压簧限位壳311底部具有与限位槽连通的呈长条状的通过孔；两个压簧312分别放置在两个限位槽内，每个压簧312均包括压簧本体3121和固定在压簧本体3121两端的固定件3122和套环连接件3123，固定件3122与压簧限位壳311固定连接；柔性铰链32的两端分别通过轴承安装在两个第一连接板12上；两个张拉杆313交叉分布，每个张拉杆313一端与套环连接件3123铰接，张拉杆313另一端套合在柔性铰链32上；两个张拉弹簧314分别位于两个张拉杆313的外侧且对称分布，每个张拉弹簧314均竖直固定在压簧限位壳311与第一连接板12之间，从而在负刚度结构4和张拉弹簧314两者结合作用下，能够使工作平台快速回到稳定状态。
25.具体的，负刚度结构4包括方形导轨41、滑块42和四个拉簧43，方形导轨41竖直铰接在工作平台主体21的底部中心，从而能够稳定工作平台主体21的力平衡，实现工作平台主体21单自由度条件；滑块42嵌套在方形导轨41上且通过紧固螺栓44连接在一起；四个拉簧43均匀分布，四个拉簧43的顶端分别铰接在滑块42上，四个拉簧43的底端分别铰接在固定平台11顶平面沿四个边长方向的中点位置，从而通过对称分布的两对张拉杆313以及四个拉簧43的限位，能够保证工作平台2的质心维持在中心位置上下振动。
26.本发明的工作原理：
27.在工作时通过压簧312给予的反向推力能使两杆张拉结构31具有回弹性，在刚度方面有一定的负刚度性能，再通过方形导轨41的可调节性，对倾斜拉簧43的拉伸度调整抵抗其它构件的正刚度，配合工作平台2顶部实验器材的配重，改变整体的刚度，使减振系统处于准零刚度的最佳减振带宽，具有高系统隔振带宽和较大的承载能力。
28.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
29.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。