一種正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造屬于重力卸載及超低頻隔振技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有高精度行程的正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]零剛度設(shè)備在重力卸載、精密制造和精密測量領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為一種被動式零剛度設(shè)備，相比其它類型的零剛度設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、附加質(zhì)量小等優(yōu)點。但目前國內(nèi)外發(fā)表的專利及論文中描述的正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)都存在行程精度較小的問題，導(dǎo)致正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍受到限制。
[0003]典型的正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的原理圖如圖1所示。一般正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)由一個負(fù)剛度機(jī)構(gòu)、一個正剛度機(jī)構(gòu)并聯(lián)構(gòu)成。負(fù)剛度機(jī)構(gòu)由在水平方向作用有預(yù)壓力的等剛度彈簧鉸接而成，與負(fù)剛度機(jī)構(gòu)并聯(lián)有由垂向主支撐彈簧為主要構(gòu)成要件的正剛度機(jī)構(gòu)，取負(fù)剛度機(jī)構(gòu)彈簧處于水平位置為平衡點，整個系統(tǒng)剛度在平衡點附近實現(xiàn)零剛度。但隨著運動行程的增大，由于負(fù)剛度機(jī)構(gòu)與正剛度機(jī)構(gòu)受力產(chǎn)生不匹配，正剛度機(jī)構(gòu)與負(fù)剛度機(jī)構(gòu)的剛度差迅速增加，整個系統(tǒng)不再具有零剛度特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明創(chuàng)造為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供了一種正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中正剛度特性與負(fù)剛度特性不匹配的問題，保證正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的大行程和高精度零剛度特性。
[0005]本發(fā)明創(chuàng)造提供的正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定于底座的正剛度彈簧，所述正剛度彈簧另一端固定連接有主支撐塊；所述正剛度彈簧兩側(cè)對稱設(shè)置有分別與所述主支撐塊連接的負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊；所述負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊包括導(dǎo)向桿、轉(zhuǎn)向軸承、行程調(diào)節(jié)件、負(fù)剛度第一彈簧和負(fù)剛度第二彈簧，所述導(dǎo)向桿一端與所述主支撐塊鉸接并能夠繞鉸接部位在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，所述導(dǎo)向桿另一端穿過一與底座位置相對固定的所述轉(zhuǎn)向軸承并能夠繞所述轉(zhuǎn)向軸承在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，所述導(dǎo)向桿能夠在繞所述轉(zhuǎn)向軸承轉(zhuǎn)動的同時，在轉(zhuǎn)向軸承上于供其穿過的通道內(nèi)往復(fù)運動；所述導(dǎo)向桿上穿套有所述行程調(diào)節(jié)件，所述行程調(diào)節(jié)件上設(shè)有供導(dǎo)向桿通過并在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的調(diào)節(jié)通孔，所述導(dǎo)向桿上還分別套裝有所述負(fù)剛度第一彈簧和負(fù)剛度第二彈簧，所述負(fù)剛度第一彈簧壓縮于所述鉸接部位(即上文所述的導(dǎo)向桿與主支撐塊的鉸接部位)和行程調(diào)節(jié)件上的第一外表面之間，所述負(fù)剛度第一彈簧的位于所述行程調(diào)節(jié)件的一端與所述第一外表面的相對位置可隨所述導(dǎo)向桿在豎直平面內(nèi)的運動而發(fā)生改變，所述負(fù)剛度第二彈簧壓縮于所述轉(zhuǎn)向軸承和行程調(diào)節(jié)件上的第二外表面之間，所述負(fù)剛度第二彈簧的位于所述行程調(diào)節(jié)件的一端與所述第二外表面的相對位置可隨所述導(dǎo)向桿在豎直平面內(nèi)的運動而發(fā)生改變；所述第一外表面和第二外表面之間在水平方向的距離自中央分別向上下兩側(cè)遞增。
[0006]進(jìn)一步，所述負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊還包括固定于底座的支撐座，所述行程調(diào)節(jié)件與所述支撐座鉸接連接，在對行程調(diào)節(jié)件進(jìn)行有效支撐的同時，使壓縮于其兩側(cè)的負(fù)剛度第一彈簧和負(fù)剛度第二彈簧能夠自由傳力。
[0007]進(jìn)一步，所述行程調(diào)節(jié)件上的第一外表面為一豎直平面，第二外表面為一弧形曲面，所述調(diào)節(jié)通孔開設(shè)于所述第一外表面和第二外表面之間。
[0008]進(jìn)一步，所述負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊還包括第一滑塊和第二滑塊，所述負(fù)剛度第一彈簧和負(fù)剛度第二彈簧分別通過所述第一滑塊和第二滑塊分別與所述行程調(diào)節(jié)件上的第一外表面和第二外表面產(chǎn)生相互作用力。所述第一滑塊一面與所述負(fù)剛度第一彈簧固定連接，其相對的一面與所述行程調(diào)節(jié)件上的第一外表面接觸并具有與第一外表面相匹配的弧度，所述第一滑塊兩側(cè)連接有第一滑輪，方便在所述導(dǎo)向桿運動時，第一滑塊能夠在第一外表面上滑動，從而迅速改變負(fù)剛度第一彈簧的壓縮量，調(diào)節(jié)系統(tǒng)剛度。所述第二滑塊一面與所述負(fù)剛度第二彈簧固定連接，其相對的一面與所述行程調(diào)節(jié)件上的第二外表面接觸并具有與第二外表面相匹配的弧度，所述第二滑塊兩側(cè)連接有第二滑輪，方便在所述導(dǎo)向桿運動時，第二滑塊能夠在第二外表面上滑動，從而迅速改變負(fù)剛度第二彈簧的壓縮量，調(diào)節(jié)系統(tǒng)剛度。
[0009]進(jìn)一步，所述負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊還包括導(dǎo)向塊，所述導(dǎo)向桿端部固定有與桿體垂直并延水平面設(shè)置的轉(zhuǎn)向桿，所述主支撐塊固定連接有所述導(dǎo)向塊，所述導(dǎo)向塊一面開口并設(shè)有供所述導(dǎo)向桿的轉(zhuǎn)向桿通過的轉(zhuǎn)向通孔，所述導(dǎo)向桿與所述主支撐塊通過所述轉(zhuǎn)向桿和導(dǎo)向塊匹配連接實現(xiàn)二者的鉸接連接。
[0010]進(jìn)一步，所述負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊還包括耳座，所述轉(zhuǎn)向軸承通過所述耳座固定在側(cè)壁上，并能夠在耳座內(nèi)轉(zhuǎn)動，側(cè)壁上還設(shè)有供所述導(dǎo)向桿通過并自由旋轉(zhuǎn)的過孔。
[0011]本發(fā)明創(chuàng)造能夠通過調(diào)整行程調(diào)節(jié)件上第一外表面和第二外表面之間在水平方向的距離，來消除正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)在行程過程中正剛度特性與負(fù)剛度特性不匹配的問題，使正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)高精度零剛度的行程得到明顯增加，增大正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0012]圖1典型的正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的原理圖。
[0013]圖2是本發(fā)明創(chuàng)造一種優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中，01-底座；02_側(cè)壁；021_過孔；03_正剛度彈簧；04_主支撐塊；05_導(dǎo)向桿；051-轉(zhuǎn)向桿；06_轉(zhuǎn)向軸承；07_行程調(diào)節(jié)件；071_調(diào)節(jié)通孔；072_第一外表面；073_第二外表面；08_負(fù)剛度第一彈簧；09_負(fù)剛度第二彈簧；10-第一滑塊；101-第一滑輪；11_第二滑塊；111-第二滑輪；12_導(dǎo)向塊；121-轉(zhuǎn)向通孔；13_耳座；14_支撐座。
【具體實施方式】
[0015]下面通過結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0016]本發(fā)明創(chuàng)造結(jié)構(gòu)一種優(yōu)選實施方案如圖1所示，包括固定于底座01的正剛度彈簧03，所述正剛度彈簧03另一端固定連接有主支撐塊04 ;所述正剛度彈簧03兩側(cè)對稱設(shè)置有分別與所述主支撐塊04連接的負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊；所述負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊包括導(dǎo)向桿05、轉(zhuǎn)向軸承06、行程調(diào)節(jié)件07、負(fù)剛度第一彈簧08和負(fù)剛度第二彈簧09，所述導(dǎo)向桿05—端與所述主支撐塊04鉸接并能夠繞鉸接部位在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，所述導(dǎo)向桿05另一端穿過一與底座01位置相對固定的所述轉(zhuǎn)向軸承06并能夠繞所述轉(zhuǎn)向軸承06在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，所述導(dǎo)向桿05能夠在繞所述轉(zhuǎn)向軸承06轉(zhuǎn)動的同時，在轉(zhuǎn)向軸承06上于供其穿過的通道內(nèi)往復(fù)運動；所述導(dǎo)向桿05上穿套有所述行程調(diào)節(jié)件07，所述行程調(diào)節(jié)件07上設(shè)有供導(dǎo)向桿05通過并在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的調(diào)節(jié)通孔071，所述導(dǎo)向桿05上還分別套裝有所述負(fù)剛度第一彈簧08和負(fù)剛度第二彈簧09，所述負(fù)剛度第一彈簧08壓縮于所述鉸接部位(即上文所述的導(dǎo)向桿05與主支撐塊04的鉸接部位)和行程調(diào)節(jié)件07上的第一外表面072之間，所述負(fù)剛度第一彈簧08的位于所述行程調(diào)節(jié)件07的一端與所述第一外表面072之間的相對位置可隨所述導(dǎo)向桿05在豎直平面內(nèi)的運動而發(fā)生改變，所述負(fù)剛度第二彈簧09壓縮于所述轉(zhuǎn)向軸承06和行程調(diào)節(jié)件07上的第二外表面073之間，所述負(fù)剛度第二彈簧09的位于所述行程調(diào)節(jié)件07的一端與所述第二外表面073之間的相對位置可隨所述導(dǎo)向桿05在豎直平面內(nèi)的運動而發(fā)生改變；所述第一外表面072和第二外表面073之間在水平方向的距離自中央分別向上下兩側(cè)遞增。
[0017]進(jìn)一步，所述負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊還包括固定于底座01的支撐座14，所述行程調(diào)節(jié)件07與所述支撐座14鉸接連接，在對行程調(diào)節(jié)件07進(jìn)行有效支撐的同時，使壓縮于其兩側(cè)的負(fù)剛度第一彈簧08和負(fù)剛