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斜置隔振系统功率流传递特性研究

陈荣  
【摘要】: 振动与噪声控制在科学研究中具有非常重要的理论意义和工程实际价值。振动隔离是振动控制中研究较多、应用较为广泛的一项振动控制技术。斜置隔振系统具有更强的横向刚度和降低隔振系统重心等优点而广泛应用于汽车领域。隔振理论分析方法有多种,从振动能量的观点,分析研究柔性基础上隔振系统的动力传递特性是振动噪声领域的研究热点之一。本学位论文基于Euler梁和Timoshenko梁理论,将隔振器视为质量连续分布的梁,对柔性多维耦合斜置隔振系统振动功率流传递特性进行了系统的研究。 对斜置隔振系统的耦合振动特性进行了分析,得出了斜置隔振系统横向横摇耦合振动的去耦条件。针对工程中常见的复杂耦合斜置隔振装置,建立了复杂振源激励、斜置弹性元件与基础梁结构三维耦合隔振系统动力学模型,推导了各联接点的力与速度转换矩阵,对各子系统进行了动力学分析,得出了耦合系统动态特性传递矩阵及功率流表达式。重点分析了隔振器倾斜角度对系统功率流的影响。数值分析结果表明随着隔振器倾斜角度增大,低频域系统横向共振频率提高,而垂向与横摇共振频率降低;在中高频域,输人基础的功率流有所降低。 为了揭示隔振器驻波效应,基于Euler梁理论,推导了弹性元件纵向振动和弯曲振动导纳,得出了系统动态特性传递矩阵及功率流表达式。研究了隔振器刚度、隔振器阻尼和基础刚度对输入到基础的功率流影响。比较了无质量理想支承与考虑质量支承下隔振系统功率流。结果表明,隔振器高频共振形成驻波使传递到基础的功率流谱出现突出的峰值。同时,为了进一步验证系统模态和建模方法的正确性,还通过ANSYS对系统进行分析与计算,通过对比得出了模型正确的结论。 当梁的跨度与梁的截面尺寸相差不大时,Euler梁的理论会产生较大误差。考虑梁剪切效应和转动惯量的影响,基于Timoshenko梁理论推导了弹性元件纵向振动、弯曲振动导纳。考虑隔振支承多维波动效应,推导了耦合系统动态特性传递矩阵及功率流表达式。结果表明,考虑梁剪切效应和转动惯量的影响:隔振系统在中高频段输入基础的功率流减小,而在低频几乎不受影响;隔振器第一阶固有频率变小,也就意味着隔振系统的驻波效应提前。 本文研究对比了隔振器力学模型分析方法,得出的结果能解释传统隔振器模型所解释不了的问题和现象,可为工程实际中的隔振设计提供更有效的参考。


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