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一种非线性隔振器的设计及实验研究

胡光军  
【摘要】:在大部分工程实际中,隔振广泛存在,它与我们的生活息息相关,对国民经济、人民生活都起着十分重要的作用。在传递路径中加入隔振装置,可以减小振源对于机械系统的影响,对保证民生起到了积极的作用。本文在总结前人对于隔振器设计经验的基础上,设计并实验验证了一种新型的非线性隔振器,该隔振器具有很好的通用性和良好的隔振效果。具体说来,本文的主要研究成果和结论如下: 1、分析了斜薄壁梁结构,在竖直方向力的作用下的屈曲特性,通过两只斜向布置的薄壁梁与竖直方向弹簧结构的并联,在平衡位置附近,随着承载力的变化,位移的变化更显著且承载力的变化很小。 2、分析了该装置在受谐波激励作用下的动力特性,即在工作区间具有较小的动刚度。通过与线性系统(竖直弹簧结构)的比较,发现该装置具有较低的共振频率,从而具有更大的隔振区间。同时该系统具有更小的位移传递率,可以有效隔离来自地基、底座等的振动,从而达到保护承载物的目的。 3、通过该系统的动力学模型,结合静力学实验结果,推导出系统的动力学方程。由于薄壁梁结构的屈曲特性,使得并联结构的特性发生了改变,其振动可以用Duffing方程描述。通过谐波平衡法得到了系统的近似解,用Runge-Kutta法求得了数值解,分析了该系统可能出现的分岔、系统稳定性以及出现的跳跃现象。 4、设计了该隔振器的验证样机,该样机具有可调节性,通过移动在滑槽中的支撑板,来调节水平方向上的距离,竖直方向的调节旋钮用来调节竖直方向的距离,可以扩大样机的承载能力,该样机具有通用性。 5、在振动台上测试了线性系统和该隔振器的加速度传递率,实验结果与理论分析基本吻合。通过实验结果可知,该隔振器可使系统的固有频率减小,从而扩大隔振区间。


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