混合式隔振器设计技术研究

【摘要】：振动隔离技术是振动控制领域里较为常用的一种技术。传统的被动隔振器以其固有优势在工程领域已得到广泛应用,但随着人们对环境和设备振动越来越高的要求,传统的被动隔振器已经不能完全满足人们的需求。需要研究新的隔振器弥补传统被动隔振器的不足。混合式隔振器将主动执行机构与被动隔振装置并联或串联在一起,通过合适的控制算法控制执行器工作,可以将被动隔振和主动隔振的优势全部发挥出来。本文针对混合式隔振器进行研究,深入分析隔振机理,并最终加工出样机,最后通过实验验证了设计方法的正确性。论文的主要内容包括： 1、从隔振的基本原理出发,详细探讨了单层被动隔振、双层被动隔振、单层主动隔振以及双层主动隔振的系统特性,验证说明了混合式隔振器较被动隔振系统有更好的隔振效果。 2、使用ANSOFT电磁场有限元分析软件对执行器磁路特性进行了详细分析,并通过理论计算与软件仿真计算两种方法对执行器磁路气隙磁场强度进行计算比较,所得结果的相对误差为9.04%,说明执行器磁路设计时可以使用ANSOFT软件仿真计算结果作为参考。参照仿真分析与理论计算结果,设计加工出一款执行器样机,并搭建实验台架对其性能进行测试。结果表明执行器样机输出力的大小随电流强度成线性变化,在20Hz到120Hz之间输出电磁力的相位随频率也基本趋于线性变化,执行器样机性能良好。 3、按照理论计算与实验验证相结合的方法,设计加工出环柱状橡胶隔振装置,证明了设计方法的可行性。同时采用VB.NET语言开发了隔振器的辅助设计软件,提高了隔振器设计效率。 4、完成了执行器动子位置调节机构等混合式隔振器辅助部件的设计。将混合式隔振器组装完毕,并搭建实验台架,使用标准LMS算法和x-LMS算法进行主动控制实验。其中,固支梁振动主动控制实验取得了4dB-42dB的控制效果,证明本文设计的电磁式执行器的具有良好的性能；单层台架振动主动控制实验中,上层被控质量取得了29dB-40dB的控制效果,验证了混合式隔振器在被控质量与执行器质量比达到10：1时具有良好的性能；混合式隔振器双层台架振动主动控制实验在90Hz与160Hz的双频激励下耿得了17dB的隔振效果,70Hz和90Hz单频激励下分别取得了27dB和32dB的控制效果,验证了混合式隔振器的隔振性能。