【摘 要】
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目前,低频振动隔离问题仍是振动工程界的一大难题。因此,设计出性能优异的低频隔振器具有重要意义。准零刚度隔振器是由正负刚度弹性元件并联构成,实现在其静平衡位置动态刚度为零。准零刚度隔振器具有较大的承载力的同时,在其静平衡位置附近动态刚度极低的优点,有利于低频隔振。本文提出了一种新型准零刚度(QZS)隔振器,通过系统静力学、动力学分析验证其可行性;为扩大其低频隔振区间,对系统参数做了优化;并制作了原理
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目前,低频振动隔离问题仍是振动工程界的一大难题。因此,设计出性能优异的低频隔振器具有重要意义。准零刚度隔振器是由正负刚度弹性元件并联构成,实现在其静平衡位置动态刚度为零。准零刚度隔振器具有较大的承载力的同时,在其静平衡位置附近动态刚度极低的优点,有利于低频隔振。本文提出了一种新型准零刚度(QZS)隔振器,通过系统静力学、动力学分析验证其可行性;为扩大其低频隔振区间,对系统参数做了优化;并制作了原理样机,开展了台架试验。具体研究内容如下:(1)提出双层三斜置线性弹簧准零刚度隔振器,隔振器由上下两层三斜置弹簧机构并联组成。建立了隔振器准零刚度隔振系统的数学模型,分析了不同参数变化对系统静力学特性的影响,通过对系统参数修正,得出了理想的静力学曲线。利用系统稳定性判据,确定了系统的稳定性。(2)QZS隔振系统的隔振频率带宽分析。对QZS系统进行幅频特性分析,运用谐波平衡法分析其近似解,得到系统的定量结果。分析不同参数变化对系统幅频特性的影响,发现系统存在跳跃现象。给出了系统参数γ、阻尼比ξ和激励力幅值F对跳跃频率的影响规律。以力传递率为评判标准,分析了不同参数变化对系统隔振性能的影响,得出适当增加系统阻尼比,可以消除共振峰。从被动隔振角度出发,分析基座的位移激励对于被隔振设备的影响,得出当系统选择临界阻尼比,可消除系统跳跃现象。(3)QZS隔振平台参数优化。利用均匀设计优化法对隔振器参数进行优化,基于优化结果,制作了原理样机及其实验台架。静力学实验得出了样机参数优化前后刚度—位移曲线,与理论分析结果基本一致。动力学实验中,在振动实验台架上对优化前后的实验样机分别进行实验,得到了力传递曲线。通过对比优化前后对应样机的实验结果可知,二者皆具有一定的低频隔振能力,优化后的样机具有更低的起始隔振频率和共振峰。
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