一種準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)及其在車載精密儀器隔振中的應(yīng)用.pdf

1、振動(dòng)控制是一個(gè)關(guān)系到設(shè)備安全的重要問(wèn)題，尤其是在當(dāng)代，對(duì)精密儀器進(jìn)行隔振變得愈發(fā)重要。隨著高新設(shè)備的應(yīng)用，對(duì)振動(dòng)控制的要求也越來(lái)越高了。有效地減小振動(dòng)及其帶來(lái)的危害，是振動(dòng)控制研究的重要課題。在被動(dòng)隔振中，通常采用彈簧、橡膠等進(jìn)行隔振，但是在隔離低頻振動(dòng)上卻沒(méi)有什么顯著效果。有效降低隔振器的固有頻率，是十分重要的。新型的準(zhǔn)零剛度隔振器能夠達(dá)到較低的固有頻率，在對(duì)低頻振動(dòng)進(jìn)行隔離時(shí)，主要是根據(jù)正、負(fù)剛度并聯(lián)的原理來(lái)降低隔振系統(tǒng)的剛度，但是

2、相關(guān)的理論還處于研究的初級(jí)階段。
　　 本文針對(duì)一種新型的負(fù)剛度機(jī)構(gòu)和并入正剛度彈簧后的隔振系統(tǒng)，分析了它們的荷載和剛度等靜力特性以及準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)的阻尼、隔振傳遞率、動(dòng)力放大率和響應(yīng)的均方值等動(dòng)力特性。結(jié)果表明，這種負(fù)剛度機(jī)構(gòu)并入正剛度后當(dāng)滿足準(zhǔn)零剛度條件時(shí)可以成為準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)；它的相對(duì)阻尼比高于常規(guī)隔振系統(tǒng)，有利于減小共振峰值；其隔振傳遞率及峰值和隔振有效區(qū)域分別明顯低于和寬于常規(guī)隔振系統(tǒng)；準(zhǔn)零剛度主動(dòng)隔振系統(tǒng)中的彈性

3、元件的最大動(dòng)應(yīng)力小于被動(dòng)隔振系統(tǒng)中的彈性元件的最大動(dòng)應(yīng)力；準(zhǔn)零剛度被動(dòng)隔振系統(tǒng)優(yōu)于主動(dòng)隔振系統(tǒng)隔離隨機(jī)振動(dòng)。
　　 接著分析了這種機(jī)構(gòu)的負(fù)剛度特性和并入線性主彈簧后的隔振系統(tǒng)的準(zhǔn)零剛度特性，著重推導(dǎo)了準(zhǔn)零剛度被動(dòng)隔振系統(tǒng)的主諧波共振、亞諧波共振和超諧波共振的幅頻特性表達(dá)式。結(jié)果表明，這種機(jī)構(gòu)確能產(chǎn)生負(fù)剛度，且負(fù)剛度的區(qū)域隨彈簧的初始變形與桿長(zhǎng)的比值增大而變寬。將負(fù)剛度機(jī)構(gòu)并入線性主彈簧后可以獲得準(zhǔn)零剛度，且準(zhǔn)零剛度的區(qū)域隨主彈簧

4、的剛度與負(fù)剛度機(jī)構(gòu)中的彈簧總剛度的比值以及負(fù)剛度機(jī)構(gòu)中的彈簧初始變形與桿長(zhǎng)的比值增大而變寬。經(jīng)與杜芬方程的幅頻特性公式比較，兩種方程的同一種諧波共振幅頻特性均存在較大偏差。對(duì)于這類被動(dòng)隔振系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程，若以位移激勵(lì)的幅值與激勵(lì)頻率平方的乘積代替單位質(zhì)量的激勵(lì)力幅值按杜芬方程的解來(lái)處理是不正確的，從理論上糾正了長(zhǎng)期以來(lái)人們的這一錯(cuò)誤做法。
　　 本文運(yùn)用虛擬激勵(lì)法分析了車載精密儀器在非平穩(wěn)路面激勵(lì)下的響應(yīng)，并且采用MATLA

5、B中NCD模塊對(duì)1/2汽車-準(zhǔn)零剛度系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，最后得到減振系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)。通過(guò)仿真，證明車載準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案是正確可行的，減振效果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
　　 本文對(duì)車載精密儀器的振動(dòng)分析做了兩點(diǎn)創(chuàng)新的工作：
　　 (1)對(duì)這種新型的負(fù)剛度機(jī)構(gòu)和并入正剛度彈簧后的被動(dòng)隔振系統(tǒng)進(jìn)行了共振響應(yīng)分析，得出不能用位移激勵(lì)的幅值與頻率平方的乘積代替單位質(zhì)量的激勵(lì)力幅值按杜分方程的解來(lái)處理。
　　 (2)建