剪叉式准零刚度隔振器的设计及其动力学仿真

针对工程实际中隔离微幅低频振动的难题,设计出一种能够增大负刚度机构介入程度的剪叉式准零刚度(QZS)隔振器。介绍剪叉式隔振器的设计原理,对其进行静力学分析,探索隔振器的力和刚度特性;比较剪叉式和连杆-弹簧式隔振器中负刚度机构弹簧的压缩量和刚度曲线;利用ADAMS仿真验证剪叉式隔振器的QZS特性和隔振效果,并对其隔振性能进行评价。结果表明,剪叉式隔振器的隔振性能优于线性隔振器,能够实现微幅低频振动的隔离。     

子系统对动力包双层隔振系统隔振性能影响

目前对带子系统的动力包双层隔振系统子系统参数设计的研究甚少。针对这一现状,笔者采用试验的方法,分别研究了某型内燃动车动力包双层隔振系统子系统各隔振参数(隔振器总刚度、阻尼、隔振器刚度比)对其隔振性能及动态特性的影响。研究结果表明,将子系统设计成双层隔振主系统的动力吸振器,能使动力包双层隔振系统在发动机常规工况和停机或启动工况皆具备优良的隔振性能,并且隔振系统在子系统隔振器参数取较小的刚度,适当大的阻尼和合适的刚度比时能取得较好的隔振效果。     

柔性基础上金属橡胶非线性隔振系统性能分析

根据柔性基础结构振动声辐射的控制需求,提出了柔性基础上应用金属橡胶隔振器的被动隔振方法。运用ADAMS软件与有限元软件结合,仿真了基础材料、隔振器一次线性刚度、三次非线性刚度、粘性阻尼等参数改变时隔振系统的频域特性,得到了设备与基础的幅频响应曲线和系统的振级落差曲线,通过结果曲线的对比,分析了不同参数对系统隔振性能的影响,并提出了提高隔振效果、优化系统参数的一般方法。     

激励幅值及载荷对准零刚度隔振器特性的影响

提出具有负刚度特性的欧拉屈曲梁结构并分析其静态特性,将负刚度机构和线性隔振器并联使用,设计准零刚度隔振器。如果隔振器的载荷选用得当,系统将在零刚度点平衡,若载荷发生改变,系统平衡点将偏离零刚度点。考虑载荷的影响,对零刚度隔振器进行动态建模,并采用谐波平衡法求解准零刚度隔振器的响应。定义准零刚度隔振器平衡点不在刚度零点时系统的力传递率,分析激励幅值和载荷对隔振器性能的影响并和线性隔振器的性能进行比较。结果表明,所设计的零刚度隔振器具有低频隔振效果,其响应和隔振性能受到激励幅值和载荷的影响,可以使系统的特性从单纯的渐硬刚度向渐软刚度以及渐软-渐硬刚度混合的特性改变,并显著改变系统的传递性能。     

动力机组双层隔振系统新型隔振器设计及研究

针对某动力总成双层隔振系统,建立了将试验台的机组及构架均视为柔体的双层隔振系统仿真模型,通过模态测试验证了模型的准确性,分析了隔振器三向刚度变化对系统隔振特性的影响;基于Mooney-Rivlin模型,分析了不同开槽角度及宽度对橡胶隔振器三向刚度的影响,完成了新型隔振器设计。通过振动测试实验验证了新型隔振器对系统隔振性能的提升效果。研究表明:隔振器水平刚度变化对系统隔振性能影响不大,水平刚度降低主要引起系统振动速度及传递力响应在低频段的移频,对高频段基本没有影响;降低隔振器垂向刚度虽会在一定程度上增大系统低频段(对应机组启停工况)的振动烈度,但能够有效地降低系统中、高频段(对应机组正常运行工况)的传递力。     

双层隔振系统解耦优化研究

针对某型出口内燃动车柴油发电机组动力包的双层隔振系统解耦优化问题,经分析认为,一级、二级隔振器的刚度是影响双层隔振系统解耦的主要因素。根据双层隔振系统解耦理论和解耦原则,确定一级、二级隔振器的刚度;按照公共构架、车体主要模态频率的变化范围确定一级、二级隔振器刚度的可能取值;利用Matlab编程,对可能刚度方案进行排序。以双层隔振系统12自由度综合解耦度最大、绕曲轴方向的α解耦度最大、机组的振动烈度最小和二级隔振器安装位置的动支反力最小为优化目标进行编程,来比较由解耦理论和原则确定的刚度和优化刚度的综合隔振效果。结果表明,根据隔振解耦理论和原则得出的隔振器刚度综合隔振性能较好,但不是最优的。优化的刚度方案可为实际工程提供参考。     

船用配电箱隔振器性能数值分析

对船用配电箱隔振系统的有限元建模、边界条件处理作了分析与探讨,在此基础上就配电箱隔振器进行了静态性能分析,得到了隔振器的刚度和应力分布情况;利用该模型还得到了隔振器的固有频率。运用该分析方法,可以较为精确地预测隔振器的隔振性能,对于配电箱隔振器的选型,有现实的工程意义。     

正弦位移激励对编织-嵌槽型金属橡胶隔振系统动态特性的影响

设计、制作了编织-嵌槽型金属橡胶隔振器,并对其进行动态特性试验。通过建立非线性恢复力模型,考察该隔振系统线性刚度系数、三次非线性刚度系数以及一次粘性阻尼系数随正弦位移激励的变化情况,分析振幅和频率对编织-嵌槽型金属橡胶隔振系统动态特性的影响。结果表明:随着振幅或频率的增大,编织-嵌槽型金属橡胶隔振器的刚度逐渐减小,阻尼略有降低,且振幅或频率的增大会使该隔振系统振动响应幅频特性曲线的带宽变窄。     

串联节点刚度对隔振系统传递率的影响研究

目前针对动力机械隔振系统传递率的研究主要集中于隔振器本身刚度或阻尼对系统的影响,但在部分实际应用的隔振系统中,阻尼减振器作为独立元件,其端部节点的刚度对隔振系统传递率有着不可忽视的影响。为了讨论阻尼减振器的节点刚度对动力机械隔振系统传递率的影响,采用理论分析与实验验证相结合的方式,对其进行了研究。研究结果表明:在一个质量、隔振器刚度和减振器阻尼都一定的系统中,当动力机械设备工作在低频共振区时,随串联节点刚度增大,传递率明显下降,串联刚度大于一定值后,传递率趋于稳定;当动力机械激励频率远高于固有频率时,随串联节点刚度减小,传递率明显下降。研究可为变刚度隔振系统提供理论依据,也可为应用于隔振系统的减振器性能优化设计提供参考。     

菱形负刚度机构HSLDS隔振器优化设计研究

提出一种采用菱形连杆负刚度机构的高静刚度、低动刚度隔振器(后简称菱形HSLDS隔振器)具体实现形式,针对菱形HSLDS隔振器优化设计需求,以隔振器在平衡位置处的无量纲刚度(称为零位刚度)、刚度曲线曲率(称为零位曲率)以及负刚度机构质量作为优化目标函数,结合拉簧国标参数系列与几何约束条件构建优化数学模型;采用分区搜索的NSGA-Ⅱ改进算法解决目标空间区域搜索效率不均导致的最优解分布问题;利用MSC.ADAMS软件对Pareto最优解选择方法进行仿真分析,并通过实物样机进行验证,结果表明:Pareto最优解中选择零位刚度较小的参数组,可以获得较好的低频隔振性能,并降低负刚度机构质量;零位刚度一致时选择零位曲率较小的参数组,也可获得较好的低频隔振性能,但会增加负刚度机构质量.     

磁流变弹性体变刚度隔振系统的设计与仿真分析

磁流变弹性体兼有磁流变液和弹性体的优点,其剪切模量可由外加磁场控制,在振动控制等方面具有广阔的应用前景。现有的隔振系统中隔振器刚度一般都是固定值,这使系统的隔振效果有局限性,对较低频率振动,尤其是共振时的隔离效果很差。提出了将可调刚度的磁流变弹性体隔振器用于隔振系统中．通过改变隔振器的线圈电流大小来控制磁流变弹性体的剪切模量,进而调整隔振系统的刚度,使系统获得更宽的隔振频率范围。设计了隔振器的结构,基于SimuLink软件对系统的隔振效果进行仿真分析．表明了设计的有效性．     

某商用车动力总成悬置系统隔振性能优化

为提升某商用车动力总成悬置系统的隔振性能,在试验获得某商用车动力总成惯性参数的基础上,利用能量解耦法计算获得了该系统的固有频率及各阶频率的能量分布,并针对其计算结果所表现出来的问题,运用Matlab编写程序对后悬置刚度进行了优化,获得了该悬置的理想刚度值,最后对新悬置系统的频率分布及解耦率进行了理论计算.计算结果表明:...     

用于原子干涉重力仪的隔振平台模型辨识及验证

负刚度隔振平台广泛应用于原子干涉重力仪等量子精密测量设备,其低频性能和环境自适应能力对设备性能影响较 大,为此本文对典型商用负刚度隔振平台进行了半主动改造,以进一步增强隔振平台综合性能。 首先从理论上对力-位移关系 做了简要分析,着重探讨了负刚度特性和承载能力的决定因素;然后建立并分析了系统运动模型,分别在时域和频域对模型参 数做了精准辨识,根据测试结果对半主动隔振做了仿真分析,并采用贝叶斯优化算法快速找到最优控制参数;最后在真实系统 上进一步验证了该方案,结果表明半主动隔振可将系统的低频共振峰衰减 357 倍,系统在低于 0. 3 Hz 和高于 8 Hz 的频段能起 到良好的隔振效果,超低频隔振性能有显著提升,文中所提方案可广泛应用于量子精密测量相关隔振设备。     

Active low-frequency vertical vibration isolation system for precision measurements

Low-frequency vertical vibration isolation systems play important roles in precision measurements to reduce seismic and environmental vibration noise. Several types of active vibration isolation systems have been developed. However, few researches focus on how to optimize the test mass install position in order to improve the vibration transmissibility. An active low-frequency vertical vibration isolation system based on an earlier instrument, the Super Spring, is designed and implemented. The system, which is simple and compact, consists of two stages: a parallelogram-shaped linkage to ensure vertical motion, and a simple spring-mass system. The theoretical analysis of the vibration isolation system is presented, including terms erroneously ignored before. By carefully choosing the mechanical parameters according to the above analysis and using feedback control, the resonance frequency of the system is reduced from 2.3 to 0.03 Hz, a reduction by a factor of more than 75. The vibration isolation system is installed as an inertial reference in an absolute gravimeter, where it improved the scatter of the absolute gravity values by a factor of 5. The experimental results verifies the improved performance of the isolation system, making it particularly suitable for precision experiments. The improved vertical vibration isolation system can be used as a prototype for designing high-performance active vertical isolation systems. An improved theoretical model of this active vibration isolation system with beam-pivot configuration is proposed, providing fundamental guidelines for vibration isolator design and assembling.     

车辆动力装置变刚度隔振新方法

常规的车辆动力装置隔振系统无法兼顾低频隔振性能和高承载稳定性,迫切需要新方法、新技术实现两者统一。在分析不同行程区间刚度特性对隔振率和稳定性影响的基础上,提出了预压定刚度弹簧与变刚度弹簧并联的变刚度隔振新构型,阐述了依据隔振率和负载匹配定刚度及预压参数、依据稳定性优化变刚度参数的设计方法。新型隔振器不仅支承能力强,而且隔振频域宽,尤其是低频工作域的隔振效果显著提升。实车测试结果表明,在保证足够稳定性的提前下,额定工况下新型变刚度隔振系统的隔振率由原来的30.3%提高至83.5%。     

康复机器人准零刚度隔振特性分析与实验

为了解决康复机器人低频振动对人体的影响问题,提出并设计一种具有准零刚度特性的新型被动隔振机构,它由两个对称的具有负刚度特性的拉伸弹簧并联一个线性正刚度弹簧实现。首先,通过静力学特性,建立此隔振机构的力-位移和刚度-位移关系式,得出机构在静态平衡位置处具有准零刚度特性的参数条件;其次,通过动力学特性,建立其分别在简谐力和简谐位移激励下的非线性微分动力学方程,采用谐波平衡法分析机构参数与激励对系统力传递率、位移传递率的影响;最后,通过实验验证在有、无负刚度情况下,输入与输出的曲线。结果表明,在有负刚度机构的情况下,隔振系统具有一定范围的准零刚度特性,且低频隔振性能较好,达到了高静态、低动态刚度的效果。本研究对机器人低频隔振具有创新性和指导意义。     

动力总成--悬置系统振动解耦设计方法

动力总成-悬置系统获得良好隔振性能的主要方法是最大限度地解除其多自由度振动耦合.在论述动力总成关于曲轴坐标系、转矩轴坐标系和主惯性轴坐标系的振动解耦原理的基础上,进行了动力总成-悬置系统的弹性解耦特性分析,探讨了对于前、后悬置均采用V形悬置组的振动系统易于达到的弹性解耦程度;提出了V形悬置组布置设计的最小刚度比约束条件和悬置倾角的选择范围,完善了V形悬置组的设计方法.这些概念和设计方法拓展了动力总成-悬置系统的弹性解耦设计理论.     

仪用空气弹簧隔振台固有频率的研究

超精密测量对环境振动要求非常严格,其仪器设备中多安装隔振装置。针对课题组圆度仪中使用的仪用小型空气弹簧隔振台,采用理论方法研究其固有频率。首先简化隔振台振动模型,根据该隔振台中约束式膜式空气弹簧的特定结构及相关理论,建立单个空气弹簧数学计算模型,获得单个空气弹簧刚度特性与其垂向变形量x的关系式,最终求得隔振系统的固有频率;同时利用压电式加速度传感器设计振动测试试验,对采集到的加速度信号进行预处理、积分运算、频谱分析,获得该系统的固有频率,两者对比,误差不超过10%,达到预期研究目标。为理论上研究该隔振平台的隔振性能及其耦合振动情况提供理论基础,也对其他类似结构的空气弹簧刚度特性的计算有一定参考意义。     

准零刚度扭转隔振器振动传递特性研究

针对一种应用连杆弹簧负刚度结构所设计的正负刚度并联扭转隔振器,通过分析其设计参数,得到了其在静平衡位置达到准零刚度的条件。针对所述系统,建立二自由度非线性动力学微分方程,应用谐波平衡法求解了准零刚度隔振器的振动响应。考虑激励幅值、系统阻尼和转动惯量等因素,从扭转振动力矩传递和扭转振动功率流传递两个角度分析了准零刚度隔振系统的非线性振动传递特性。结果表明,此隔振系统具有良好的低频隔振效果,且表现为振动传递的硬特性;从功率流角度的分析还表明,系统的瞬时传递功率流峰值与输入功率流和耗散功率流的变化趋势保持一致。在低于共振区域的低频区间内,隔振系统前后两端的转动惯量对系统振动具有较大影响。最后,对扭转隔振器的振动隔离特性进行了试验验证,试验结果表明,隔振器具有良好的低频振动隔离特性。     

混沌状态下非线性隔振装置的隔振性能评估

针对混沌状态下非线性隔振装置的特殊隔振性能，从非线性系统的隔振原理及混沌隔振原理出发，提出在激励频率为优势频率的简谐激励下，使隔振装置处于特定的混沌状态，通过振级落差公式评估隔振装置的整体隔振性能，通过优势频率处的能量衰减评估隔振装置对特定优势频率的局部隔离效果，从而对混沌状态下的非线性隔振装置的隔振性能进行综合评估。并通过实例对该方法进行了验证。