[发明专利]一种四自由度并联晶振减振装置及减振方法

说明书

技术领域

本发明属于机械领域，涉及一种减振装置及方法，具体涉及一种用于晶振减振的四自由度并联减振装置及减振方法。

背景技术

机载电子设备中的频率综合器需要晶振为其提供基准信号，然而外界环境对晶振的工作性能有较大的影响，主要表现在外界环境的振动和冲击会使晶振输出电信号特性变差，相位噪声增大，从而无法满足作为高稳基频信号的要求。晶振减振系统的设计，应该在满足承载能力的条件下最大限度的降低系统的固有频率，以有效地隔离低频振动。但是降低系统固有频率的同时会减弱系统的抗冲击能力；而外界冲击会严重影响机载电子设备的性能，甚至造成设备的破坏。因此需要减振系统具有非线性的刚度特性以兼顾低频减振和抗冲击能力：即小振幅振动时系统刚度低，能够低频减振；在冲击作用下振幅较大时，系统刚度急剧增大，能够抗冲击。另外，随着电子设备的复杂程度越来越高，同一电子设备往往会有多个不同的工作状况，且在不同工况下工作时所受到的振动激励的频率特性差别很大，因此减振装置需要具有减振频率可调的能力。然而传统的减振装置往往是根据某一单一频率设计的，且减振装置的固有频率是不能调节的，因此在其它频率下工作时减振效果大大下降。

近年来，并联机构的相关研究发展迅速，出现了多种并联机构，将这类机构学中的设计方法应用于晶振减振系统的设计中是一个新的发展方向。设计合理的并联减振装置，将电子设备载体对晶振的振动影响降低到正常的工作水平，是一项很重要的研究内容。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的是提供一种四自由度并联晶振减振装置及方法，利用本发明能够有效地实现3个平动自由度和绕Z轴转动自由度的减振，且兼具抗冲击能力和刚度可调的功能。

本发明所采用的技术方案是：

一种四自由度并联晶振减振装置，包括固接在振动基体上的静平台、以及在静平台上方用于安装晶振的动平台，所述静平台和动平台之间通过4个相同的运动支链连接，在所述静平台和动平台之间还连接有若干根用于支撑动平台的弹簧；

其中，4个相同的运动支链中，每个运动支链由上虎克铰、第二连接杆、磁正刚度机构、第一连接杆和下虎克铰依次连接构成；上虎克铰安装在动平台上，下虎克铰安装在静平台上；上、下虎克铰分别通过第二连接杆、第一连接杆与磁正刚度机构的两端相连。

进一步地，所述下虎克铰与上虎克铰包括分别连接在静平台和动平台上的纵轴，和与纵轴垂直固接在一起的横轴，其中，每个运动支链的下虎克铰横轴与上虎克铰横轴平行，以确保Z向减振时装置不被卡死；且每个运动支链的下虎克铰纵轴与上虎克铰纵轴不平行，以确保运动支链不会绕自身轴线转动；磁正刚度机构的轴线与对应上、下虎克铰的横轴垂直。

进一步地，每个运动支链中的磁正刚度机构包括圆筒，及自圆筒内底部自下而上依次设置的第一磁铁、第三磁铁和第二磁铁；其中，第一磁铁连接第一连接杆，第二磁铁固定连接在磁铁安装座上，磁铁安装座通过销头卡装在圆筒的档位孔内；第三磁铁连接在贯穿进第二磁铁中心孔的第二连接杆端部，且其能够沿圆筒内壁上下滑动。

进一步地，所述第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁共轴线。

进一步地，所述磁铁安装座为开有中心孔的圆环状结构，在圆环的外周上设有3个销头；与其相配合的圆筒周壁上均布有3个轴向的滑动槽，沿每个滑动槽一侧的圆筒壁径向开有若干个上下分布的档位孔。

进一步地，若干个档位孔沿圆筒壁径向水平分布，其根端为圆弧形，圆弧直径大于其与滑动槽连接端的开孔孔径。

进一步地，所述第二磁铁和磁铁安装座均为环形结构，且两者的内径都大于第二连接杆的直径。

进一步地，所述圆筒、第一连接杆、第二连接杆和磁铁安装座均为采用非磁性材料。

相应地，本发明还给出了一种利用四自由度并联晶振减振装置减振方法，包括下述步骤：

1)将第一连接杆固接在圆筒闭合的一端，形成第一组合体Ⅰ；将第三磁铁固定安装在第二连接杆一端，形成第二组合体Ⅱ；将第二磁铁固定安装在磁铁安装座上，形成第三组合体Ⅲ；

2)将第一磁铁固定安装在第一组合体Ⅰ中圆筒的内底部；将第二组合体Ⅱ放入第一组合体Ⅰ中的圆筒内，且第二组合体Ⅱ中的第二连接杆伸出圆筒外；

3)将第三组合体Ⅲ中的磁铁安装座套在第二连接杆上，使磁铁安装座的3个销头相配合地装在第一组合体Ⅰ中圆筒的3个滑动槽内，使之能够自由移动；当磁铁安装座移动到圆筒的档位孔处时，转动磁铁安装座，使销头卡进档位孔圆形孔内；

4)组装后的第一组合体Ⅰ、第二组合体Ⅱ、第三组Ⅲ合体全都共轴线；