[发明专利]一种基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台

权利要求书

1.一种基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，包括固定座I(7)、垂直固定设置在固定座I(7)上部的竖向导杆(1)、套设在竖向导杆(1)上的垂直弹簧(1-1)和设置在固定座I(7)上方的载物平台(14)，其特征在于，所述垂直弹簧(1-1)的下端与固定座I(7)固定连接，垂直弹簧(1-1)的上端通过活动支撑件与载物平台(14)的下部固定连接；所述活动支撑件的两侧对称设有凸轮组件，且活动支撑件与竖向导杆(1)的上部活动连接；所述凸轮组件的一侧与活动支撑件可拆卸连接，凸轮组件的另一侧设有凸轮组(3)，且凸轮组(3)与横向导杆(12)一侧的滚子(4)相配合；所述横向导杆(12)通过调节支撑件与固定座II(8)活动连接；所述横向导杆(12)上套有横弹簧(10)，且横弹簧(10)的一端与横向导杆(12)固定连接，横弹簧(10)的另一端与调节支撑件固定连接；所述凸轮组(3)上设有若干个凸轮，每个凸轮的中心到初始位置的距离为d_i，其中，i为凸轮个数；

所述调节支撑件包括直线轴承I(11)和直线轴承II(5)，所述横向导杆(12)活动设置在直线轴承II(5)和直线轴承I(11)内，且直线轴承II(5)和直线轴承I(11)通过连接组件与固定座II(8)活动连接；所述连接组件对称设置在直线轴承II(5)和直线轴承I(11)的两侧。

2.根据权利要求1所述的基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，其特征在于，所述连接组件包括横向滑杆I(15)、横向滑杆II(17)和竖向滑杆(16)，所述横向滑杆I(15)的一端与直线轴承II(5)固定连接，横向滑杆I(15)的另一端与竖向滑杆(16)滑动连接；所述横向滑杆II(17)的一端与直线轴承I(11)固定连接，横向滑杆II(17)的另一端与竖向滑杆(16)滑动连接；所述横向滑杆I(15)和横向滑杆II(17)对称设置在竖向滑杆(16)的两侧，且竖向滑杆(16)与固定座II(8)滑动连接。

3.根据权利要求2所述的基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，其特征在于，所述竖向滑杆(16)上设有水平的滑槽I，所述横向滑杆I(15)和横向滑杆II(17)对称设置在滑槽I内，且横向滑杆I(15)和横向滑杆II(17)通过滑槽I与竖向滑杆(16)滑动连接。

4.根据权利要求3所述的基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，其特征在于，所述固定座II(8)上设有竖向滑槽II，且竖向滑杆(16)通过竖向滑槽II与固定座II(8)的支撑柱(6)滑动连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，其特征在于，所述活动支撑件包括直线轴承III(13)，所述直线轴承III(13)套设在竖向导杆(1)的上部，且直线轴承III(13)的上部与载物平台(14)固定连接，直线轴承III(13)的下部与垂直弹簧(1-1)的上端固定连接；所述凸轮组件对称设置在直线轴承III(13)上，且凸轮组件与直线轴承III(13)可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，其特征在于，所述凸轮组件与直线轴承III(13)之间设有隔振平台(2)，隔振平台(2)固定套设在直线轴承III(13)的上部，且载物平台(14)通过隔振平台(2)与直线轴承III(13)固定连接；所述凸轮组件对称设置在隔振平台(2)的两侧。

7.根据权利要求6所述的基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，其特征在于，所述凸轮组(3)与隔振平台(2)之间设有连接板(3-1)，所述连接板(3-1)的一侧与隔振平台(2)固定连接，连接板(3-1)的另一侧与凸轮组(3)可拆卸连接。

8.根据权利要求1-4或6或7任一项所述的基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台，其特征在于，所述横向导杆(12)上套设有垫片(9)，所述垫片(9)活动设置在直线轴承II(5)与直线轴承I(11)之间，垫片(9)的尺寸大于直线轴承II(5)内圈的尺寸，且横弹簧(10)与垫片(9)固定连接。

9.根据权利要求8所述的基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.根据载物平台(14)的质量m₀和垂直弹簧(1-1)的刚度k_v，计算对应的静平衡位置d₀＝m₀g/k_v，此静平衡位置d₀即为凸轮初始位置；在连接板(3-1)上布置凸轮组(3)，凸轮组(3)的每个凸轮的中心到凸轮初始位置的距离为d_i，其中，i表示凸轮组(3)上凸轮的数量；

b.根据步骤a中的静平衡位置d₀，通过调节连接组件的竖向滑杆(16)在支撑柱(6)上的位置调节滚子(4)的高度，使滚子(4)与凸轮初始位置水平重合；

c.根据横弹簧(10)的刚度k_h，计算横弹簧(10)与垂直弹簧(1-1)的刚度比α，调节直线轴承II(5)和直线轴承I(11)之间的距离，进而压缩横弹簧(10)以调节横弹簧(10)的预压缩量；

d.将隔振件放置在载物平台(14)上后，凸轮与滚子(4)相互配合推动横向导杆(12)移动，使双组横弹簧(10)产生的负刚度与垂直弹簧(1-1)的正刚度k_v抵消达到动态刚度为零；所述隔振件的质量为m_i＝m₀+d_i×k_v。