预紧式准零刚度隔冲器的隔冲性能研究

在实际工程应用中,振动冲击环境十分复杂,传统的线性隔冲器、准零刚度隔冲器在平衡位置鲁棒性较差。针对这一问题,提出一种预紧式准零刚度(PQZS)隔冲器,通过在平衡位置设置一定的预紧力来提高平衡位置附近的稳定性。为研究预紧式准零刚度隔冲器的隔冲性能,首先,基于碟簧的准零刚度特性设计含预紧力的准零刚度碟簧组件,将其作为隔冲器的弹性元件;然后,根据碟簧组件的力学特性,建立PQZS隔冲器强迫振动微分方程,并通过四阶龙格库塔法获得微分方程解;接着,对比PQZS隔冲器与线性隔冲器、双限位隔冲器在不同冲击环境下的抗冲性能,以及分析几类阻尼对PQZS隔冲器的抗冲性能影响;最后,通过冲击试验验证PQZS隔冲器理论计算结果。结果说明,PQZS隔冲器不仅能够提高静平衡位置鲁棒性,还能够提高抗冲击特性;另外通过妥协阻尼力和弹性力,能够获得几种阻尼条件下的最优缓冲系数;而且PQZS隔冲器冲击试验与理论计算结果吻合,验证了PQZS隔冲器理论模型的合理性和准确性。     

八连杆隔离器的结构及隔冲特性分析

为提高惯导设备隔离器的防护能力,基于Stewart平台理念,提出了一种能够大幅度卸载任意方向冲击载荷的八连杆隔离器,该抗冲击隔离器能够显著提高惯导设备的防护能力。首先分析了结构的刚度特性,得出静刚度与理论设计相符,并基于振动试验,得出该结构的固有频率满足设计要求,隔振效果较好;同时,在大量的冲击试验和仿真的基础上,通过分析设备响应峰值及隔离率,证明该结构具有较好的隔冲性能,且水平向更突出;进而利用仿真及试验数据绘制冲击响应谱,得出该结构频域上的隔冲能力同样显著。综上得出,在时域和频域内,八连杆隔离器的隔冲能力较强,该隔离器的结构和隔冲特性分析可为隔离器的优化设计提供参考。     

八连杆抗冲击隔离器设计与性能分析

为提高惯性导航设备的抗冲击能力,设计了一种八杆并联的抗冲击隔离器,能够大幅度降低来源于任意方向的冲击载荷。该结构具有隔冲杆组利用率高、隔冲效果好的特点。分析其横、纵向隔冲原理,得出该结构横、纵向刚度一致,其杆组与冲击方向的夹角范围更小,载荷分配更均匀;首先,通过螺旋理论计算整体结构的空间自由度,证得八连杆抗冲击隔离器结构合理;在此基础上,利用ADAMS仿真软件对比了六、八连杆结构的水平向抗冲击性能,得出八连杆抗冲击隔离器的隔离效果更显著;接下来,讨论了冲击载荷及阻尼参数对隔离器的影响,并计算了被隔离设备在垂向、横向冲击载荷下的加速度响应;最后对隔离器进行垂向及横向冲击试验,对比并分析响应结果,得出该隔离器的垂、横、纵向隔离效果满足抗冲击要求。     

基于准零刚度理论的悬挂式单轨车辆二系悬挂系统研究

二系悬挂系统是保证悬挂式单轨车辆安全、平稳运行的重要部件之一。基于准零刚度及多体动力学理论,建立了二系悬挂装置具有准零刚度特性的悬挂式单轨车辆系统垂向模型,推导了悬挂式车辆垂向振动方程。在此基础上,开展了二系悬挂准零刚度系统与传统线性刚度系统隔振特性的对比研究。结果表明:通过既有垂向弹性元件并联斜置弹簧的方式,可实现悬挂式单轨转向架二系悬挂系统的准零刚度特性;相对传统线性刚度系统,二系悬挂准零刚度系统的车辆垂向动态响应在时域内明显降低,在频域范围内的低频段隔振效果良好。     

滚球型准零刚度隔振器的特性分析

针对工程实践中的低频隔振难题,提出一种紧凑的、带滚球装置的准零刚度隔振器。首先,对隔振器进行了静力学分析,得到了实现准零刚度的参数条件;其次,建立了隔振系统动力学模型,利用谐波平衡法分析了系统频响特性及隔振性能,讨论了激励幅值和阻尼对响应的影响;最后,利用ADAMS对系统动力学特性进行仿真及隔振效果评估。结果表明,与相应的线性隔振系统相比,准零刚度隔振器的起始隔振频率显著降低,且在低频范围内力传递率比线性系统低得多。因此,滚球装置提供的负刚度明显降低了系统竖向总刚度,使系统具有优异的低频隔振性能,更重要的是紧凑的设计使其更易工程化。     

一种车载设备的低频水平减振方法

针对大型车载光电设备0~20 Hz低频段振动,综合考虑承载能力及车内空间,基于准零刚度系统隔振原理,提出了一种新的低频水平方向隔振方法。将一种新型的负刚度机构并入正刚度的弹簧,组成正负刚度并联的新构型隔振系统。通过对隔振系统的基本原理和动力特性进行理论分析,得到了系统处于平衡位置时的零刚度条件;并对加入了新型隔振系统的车载光电设备振动响应进行了模态仿真。理论分析和仿真结果表明,此新型准零刚度水平隔振系统在不改变承载能力的情况下,降低了固有频率,对于低频隔振有明显的效果。可将0~20 Hz频率范围内的振动幅值降低96.67%左右。通过对装有该隔振系统的车载仪器的性能进行测试,可验证该隔振系统对车载设备的隔振效果非常明显。     

准零刚度悬架的低频隔振仿真分析

为提高低成本新能源两座汽车在受到低频段外部激励时的隔振性能,基于准零刚度原理,并在麦弗逊悬架的基础上,设计一种新型准零刚度悬架.该新型悬架利用膜片碟簧的变刚度特性,采用对合膜片碟簧组与螺旋弹簧串联的结构形式并对其静力学特性进行分析,结果表明此结构能有效降低系统的刚度,在到一定条件下能具有准零刚度特性.建立1/4汽车悬架...     

立方速度反馈控制的准零刚度隔振器动力学特性分析

针对传统线性被动隔振系统中存在降低固有频率及提高承载力、抑制共振峰值及改善高频传递特性这两对矛盾,本文采用斜置弹簧作为负刚度调节机构与正刚度弹性元件并联组成准零刚度隔振器,并将立方速度反馈控制策略引入到准零刚度隔振器的主动控制中。采用多尺度法求得受控系统的主共振、亚谐共振响应,利用Sylvester结式法获得系统不发生跳跃现象的临界激励幅值和跳跃频率并研究系统的传递特性。与线性隔振系统相比,准零刚度隔振器具有高静低动刚度特性,能提高系统的承载力并降低固有频率。与被动隔振系统相比,采用立方速度反馈控制的准零刚度隔振器主共振峰处的幅值及亚谐共振存在区域逐渐减小,力传递率共振峰处的幅值降低且高频传递特性得到有效改善,对提高准零刚度隔振器的隔振性能具有理论指导意义。     

一种六自由度准零刚度隔振平台

针对多向低频隔振难题,提出了一种六自由度准零刚度隔振平台。设计了一种含凸轮-滚珠-簧片梁负刚度机构的压杆,通过静力学分析和参数设计实现了准零刚度特性。基于准零刚度压杆构造了六自由度隔振平台,并分析了其静力学特性,结果表明,隔振平台在六个自由度上均具有准零刚度特性。建立了隔振平台的动力学模型,分析了各方向上的力传递率,评估了平台的隔振性能,并讨论了压杆倾角对隔振性能的影响。结果表明,准零刚度平台在各方向上的隔振性能明显优于相应的线性隔振平台,实现了六自由度低频隔振。     

基于双稳定层合板的准零刚度隔振系统EI北大核心CSCD

根据并联负刚度机构来降低系统总体刚度的原理,利用双稳定复合材料层合板自身的负刚度特性与线性弹簧串联组成新的负刚度机构,提出了一种具有静刚度可调节性的准零刚度(QZS)隔振系统。对提出的准零刚度隔振系统的力学原理进行了说明,利用Hamilton原理推导了系统的静力学与动力学理论模型。采用理论和有限元方法分析了隔振系统的刚度特性,结果显示提出的隔振系统在保证准零刚度特性的基础上,能够通过串、并联线性弹簧的刚度匹配实现不同的静刚度特性。对制备出的原理样机进行了刚度特性和隔振性能验证实验。刚度实验测得的力-位移曲线与仿真结果吻合良好。隔振实验表明,设计出的准零刚度隔振系统能够有效拓宽具有相同正刚度的线性隔振系统的隔振频带。基于实验结果,结合理论模型对隔振性能的影响因素进行了分析和讨论。     

准零刚度微振动隔振器的原理和性能研究

使用屈曲欧拉梁负刚度调节机构和线性隔振器并联,设计了一种准零刚度隔振器。该隔振器的特点是加载后,系统在平衡点位置的动态刚度为零,同时保留原线性隔振器的承载能力。使用更高阶的泰勒展开来简化系统的回复力,在激励幅值较大时提高了谐波平衡法的响应求解精度。通过求解零刚度隔振器和线性隔振器的力传递率,比较了两种隔振器的性能。结果显示,准零刚度隔振器具有比线性隔振器更宽的隔振频带以及更小的共振放大系数。随着激励幅值的减小,准零刚度隔振器性能变得更好,甚至出现无共振峰的全频段振动衰减。本文所设计的准零刚度隔振器为小幅值振动甚至微振动的隔离提供了新的思路。     

排气系统吊耳动静态特性分析及结构优化

吊耳是汽车排气系统的隔振关键部件,其动静态特性直接影响隔振性能。用非线性有限元数值计算方法研究一种典型吊耳动静态特性,首先建立吊耳有限元模型,选择合适本构模型,模拟吊耳的动静态特性并计算吊耳三向静刚度,再用不同频率正弦信号激励吊耳,模拟其动态特性并用互功率谱的方法计算动刚度和阻尼角;最后运用正交试验方法对吊耳进行结构优化,找出对吊耳动静态特性影响最大结构参数并得到优化方案,使得吊耳动静态特性满足要求,提高隔振性能。     

橡胶钢丝绳隔振器冲击特性试验研究

冲击刚度及阻尼是隔振器的重要参数,对隔振系统设计起重要作用。采用落锤式冲击方法对橡胶钢丝绳隔振器的冲击刚度及阻尼进行测试。将负载质量的加速度时间曲线转化为隔振器的迟滞回线以求解其冲击刚度及等效阻尼,并用多项式对冲击刚度进行拟合。不同工况下的数据结果表明:橡胶钢丝绳隔振器的弹性恢复力与隔振器的变形在小变形情况下基本呈线性关系,且随着冲击位移的增大而呈三次函数关系;整个冲击过程的等效冲击刚度正比于冲击过程的初始冲量;但其阻尼系数随最大变形量先增大后减小。上述结论对橡胶钢丝绳隔振器的工程选型及应用具有指导作用。     

新型准零刚度果蔬运输隔振系统设计

目的 为避免果蔬在运输过程中因振动造成损伤,导致价值下降,基于准零刚度隔振技术,提出一种采用紧凑、高效的弹簧–滚轮–滚珠负刚度机构的新型果蔬运输隔振箱装置。方法 首先,基于弹簧–滚轮–滚珠负刚度机构与垂向正刚度弹簧并联的方式设计准零刚度果蔬运输隔振系统结构;其次,分析其静力学特性,推导该非线性隔振装置的刚度特性;最后,在果蔬运输系统模型运动微分方程基础上建立Simulink仿真模型,研究在C级路面激励下,该新型运输隔振系统的动态隔振特性。结果 研究结果表明,通过合理的结构参数设计,该隔振装置在平衡点附近将具有高静态刚度、低动态刚度的准零刚度特性。在C级路面激励下,该新型运输隔振系统的振动位移峰的峰值相较于对应线性系统的衰减约29.3%,加速度均方根值衰减约97.3%。结论 设计合理的新型果蔬运输系统的隔振效率优于对应的线性隔振系统的。     

新型整星隔振系统动力学分析

在卫星的服役周期中,发射阶段的动力学环境最为恶劣,期间受到多种复杂载荷的作用。传统的星箭连接适配器由于刚度较大,给航天器的参数设计及生产带来了极大的困难。为了达到多轴隔振的目的,基于粘弹性材料受到剪切力作用时产生较大阻尼损耗的原理设计了一种新型整星隔振器。针对该隔振系统进行了简化,以质量刚度阻尼耦合的形式来模拟卫星和隔振器之间的关系,对其进行了隔振效果的分析。其中,重点对仿真中出现的隔振系统的一阶模态结构阻尼系数的饱和现象提供了详尽的理论和数值分析。最后,针对新型整星隔振器的工程具体应用提出了两点参考准则。     

囊式混合介质隔振器的动力学特性试验

为了摆脱气囊的气体泄漏问题,在气囊中填充弹性单元体和液体（混合介质）来替代气体。其带来的优点是消除了泄漏现象,可减少对监测和充气设备需求,从而大幅度降低了隔振系统成本。将充填混合介质的囊式隔振器在试验台架上进行正弦扫频激励的动力学特性试验,试验结果表明：囊式混合介质隔振器的振级落差随填充单元体数量的增加而升高;频响函数曲线表现出不同于气囊隔振器的刚度特性,其刚度特性受到所填充的弹性单元体和液体的力学特性影响,随内压的变化表现特性复杂。     

波纹管式隔振单元体的刚度特性分析

液固混合介质隔振装置中的弹性单元体可有多种形式,波纹管单元体是其中性能较好的一种.设计液固混合介质隔振装置的首要工作便是计算弹性单元体的刚度.分别利用曲杆和板壳两种理论模型推导了波纹管单元体的轴向刚度,在此基础上,分析了单元体轴向刚度随几何构型的变化关系.对含该单元体的液固混合介质隔振装置进行了振动试验,得到了不同激励水平下的系统频响特性,并比较了理论与实测的频响特性,结果表明:曲杆模型、板壳模型与实测的隔振系统共振频率相对误差分别为7.5%,4.3%,板壳模型更贴近波纹管单元体的实际结构.     

磁流变弹性体隔振器隔振控制与实验研究

为了更好地对磁流变弹性体隔振器的隔振性能及其控制策略进行研究。通过基于扫频激励的实验测试了磁流变弹性体隔振器的移频特性,证明了磁流变弹性体隔振器具有较宽的移频范围。基于磁流变弹性体隔振器的移频特性,提出了针对扫频激励的on-off控制策略。使用了基于变阻尼、变刚度的on-off控制策略,并将其应用于简谐激励和随机激励。通过实验研究证明,在控制策略的控制下,磁流变弹性体隔振器对于不同的激励形式都有着很好的隔振效果。该研究可以为磁流变弹性体隔振器的工程应用奠定基础。     

船舶管路系统弹性隔振试验

针对船舶某管路系统夹环隔振和弹性隔振两种隔振方式,采用激振器和水泵两种激励源对该管路系统进行激励试验,并用振动测量系统采集隔振器的振动加速度值,通过频谱分析方法分析振级落差来评判两种隔振方式的隔振效果,为正确选用管路系统弹性隔振方式提供理论依据。试验结果表明,激励源对管路隔振性能影响很大,弹性隔振器能有效控制低频管路振动,降低传递到试验平台板上的振动能量,其隔振效果优于一般的管路隔振器。