文献 [9] - [14] 描述一种平衡背包减振方案，其结构使得背包在平衡位置上下移动，从而达到减少冲击力的效果，如 图1 所示，在主减振Y方向上(移动方向)，采用滑块、滑轨、弹性带、滑轮的共同作用，使得滑轨受到地震Y方向上冲击时，滑块始终保持在平衡位置，以达到减振的效果。特别对于高频振动的减振具有灵敏度高的优势。

设计采用上述零件联合使用，使用弹性带将地震横波带来的力进行吸收，通过滑轮传递，最终通过动滑块与滑轨之间的往复运动将其释放，以达到对横波能量的削弱。原理如 图2 所示。

当直线导轨机构在工作中承受力矩载荷时，需要将每个滑块承受的力矩载荷换算为径向的等效载荷，式(1)：

$P=K\times M$ (1)

其中，P：滑块的等效载荷，N；K：力矩等效系数(三个方向分别为KA/KB/KC)；M：滑块的力矩载荷，N*m。

这种安全余量用静安全系数来表示，大小为滑块额定静载荷与滑块实际承受的最大工作载荷之比，或滑块允许静力矩与滑块实际承受的负载力矩之比，式(2)：

$\begin{array}{c}{F}_S=\frac{C_0}{P}\end{array}$ (2)

其中，fs：静安全系数；C：额定静载荷，N；P：滑块允许的最大工作载荷，N。寿命计算参用式(3)：

$L=50{\left(\frac{f_H{f}_T{f}_C}{f_W}\cdot \frac{C}{P_C}\right)}^3$ (3)

其中，L：用行走距离表示的滑块预期寿命，km；C：额定动载荷，N；PC：各滑块实际工作平均载荷中的最大值，N；𝑓_𝐻：硬度系数；𝑓_𝑇：温度系数；𝑓_𝐶：接触系数；𝑓_𝑊：载荷系数，大小按表确定。

$\begin{array}{c}{L}_h=\frac{L\times {10}^6}{2S_{n1}\times 60}\end{array}$ (4)

其中，L_h：用工作时间表示的滑块预期额定寿命，h；L：用行走距离表示的滑块预期额定寿命，km；S：工作行程长度，mm；𝑛₁：直线导轨机构每分钟往复运动次数，15 次/min。

$\begin{array}{c}\alpha =\alpha \left(T\right)\end{array}$ (5)

$\begin{array}{c}G=M\cdot g\end{array}$ (6)

$\begin{array}{c}F=\alpha \cdot G\end{array}$ (7)

其中：α：最大振动影响系数；G：重力；F：振动力；g：重力加速度。

副减振方向上采用柔性橡胶材料的结构，柔性橡胶支座与凸轮结合( 图3 )，使之达到对沿橡胶支座方向上的振动的减弱，同时对竖直方向上也有一定的减振效果，主要结构参数采用式(8)式(9)式(10)计算获得。

$s=\frac{h}{2}\left[1-\cos \left(\frac{\pi }{{\delta }_0}\right)\right]$ (8)

$\begin{array}{c}v=\frac{\pi h\omega }{2{\delta }_0}\sin \left(\frac{\pi }{{\delta }_0}\delta \right)\end{array}$ (9)

$\begin{array}{c}a=\frac{{\pi }^{2}h{\omega }^2}{2{\delta }_0^2}\sin \left(\frac{\pi }{{\delta }_0}\delta \right)\end{array}$ (10)

式中：s：中间板位移；v：中间板速度；a：中间板加速度；h：中间板行程；δ：凸轮转角；δ₀：凸轮推程运动角；ω：凸轮运动角速度。

凸轮的压力角为从动件的移动方向与轴的方向有关。为了使整个机构具有良好的受力状态，避免自锁，减小力的作用，在设计时，要尽可能将压力角设计的小一点。不仅要保证整个机构的承载能力，还要保证该机构的结构比较紧凑。而基圆半径r₀，偏距e与凸轮压力角𝛼的关系如式(11)：

$\tan \alpha =\frac{\left|\frac{d_s}{d_{\phi }}-\text{e}\right|}{s+s_0}=\frac{\left|\frac{d_s}{d_{\phi }}-\text{e}\right|}{s+\sqrt{r_0^2-{\text{e}}^2}}$ (11)

$P=\frac{F}{S}\le \left[P\right]$ (12)

式(12)中：F：作用在导轨面上的法向力，N；S：为导轨的承载面积，S = L × a，mm；L：为导轨接触面长度，mm；A：为导轨接触宽度，mm；[P]：为许用压强，MPa。

为了确保仿真的效率和准确性，在将三维模型导入Adams View仿真软件时，需要提前对模型进行简化和合并。简化模型通常涉及减少多边形的数量和移除等不必要的细节，合并模型则是将多个独立的部件或组件组合成一个单一的实体，以减少仿真过程中的计算量。

对于本装置模型来说，需要将弹簧阻尼器装置在板上的定位孔保存，中层隔振结构需要将弹性带和滑轮等效为弹簧阻尼，将其中一些固定连接的进行合并。

模型导入成功后，首先对导入的物体进行重命名操作，方便后续判断约束的建立，然后设置全局重力，并统一单位，详细的模型约束如 表1 所示。

本装置用于对移动中的数据柜进行减振，将数据柜的振动函数暂定为正弦函数。

对底板和大地之间采用移动约束，再对移动副添加驱动函数，输入函数后要对其进行验证，可行后方可继续，以模拟移动时给底板的力。为了方便计算，本次仿真采用正弦函数驱动。

函数为10*sin (2*3.14*6*time)，频率为6 Hz。如 图4 。

完成上述步骤后，对模型进行仿真。观察各部件之间的运动是否合理，在后处理部分调出曲线。

在本装置中，下板为主动控制系统，上板是被动控制系统。在移动的时候，下板会受到力的作用，此作用通过驱动函数来模拟，以此对数据柜移动时该减振平台的隔振情况进行模拟，并对此时上板的振动情况进行检测，以此来查看减振效果。

观察下板的运动情况，再添加移动副驱动，并添加一个正弦函数驱动，再进行仿真后，在后处理界面得出 图5 ，通过观察可以知道下板的运动情况与驱动函数一致；再次在后处理界面添加上板的运动曲线 图6 ，我们可以看到，经过本装置的作用，上板的运动曲线有明显变化。

在 图6 中，蓝色虚线为下板受振动波影响下的振动情况，红色实线为振动波通过下层柔性减振，中层隔振，传递到上板后，上板的振动情况。

由 图6 可以得到下板的振幅为10 mm；由 图5 可以得到经过隔振平台后，上板的振幅为3 mm。对上下板运动曲线的分析，可以得出，在额定载荷的作用下，经过本装置的减振，可以减少振动的幅度为原来的30%。经过仿真分析，本装置可以满足减振需求。

对Y方向上的减振本装置采用滑块与滑轨的设计，并将同步带在仿真软件中等效为拉压弹簧阻尼器。

如 图7 所示，下板为主动控制系统，上板是被动控制系统。在数据柜发生移动时，下板会受到力的作用，此作用通过驱动函数来模拟，以此对移动时该减振平台的隔振情况进行模拟，并对此时上板的振动情况进行检测，以此来查看减振效果。

上板在经过本减振装置后，运动情况如 图8 所示，下板的运动情况与添加的驱动函数一致，如 图9 所示，经过观察上下板的振动情况，可以明显观察到振动的幅度有显著降低。

由 图9 可知下板的振动幅度为10 mm；经过隔振装置作用后，上板的振动幅度为0.05 mm。对比分析得出，本装置可以减少振动的幅度为原来的0.6%，可以满足减振需求。