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隔振器布置方式对隔振性能影响研究

声学与振动 2019年第3期7卷 120-127页

作者：黄伟徐建张同亿陆新征胡明祎清华大学土木工程系北京中国中元国际工程有限公司工程振动控制技术研究中心北京北京起重运输机械设计研究院北京

隔振器布置对隔振体系位姿、稳定性及隔振效果等具有重要影响。本文对四种典型的隔振器布置方式的隔振性能进行了研究,结果表明五点支撑式相比三点支撑式、四点支撑式和六点支撑式更加合理,而常用的四点支撑式及六点支撑式并非理想体系... 详细信息

隔振器布置对隔振体系位姿、稳定性及隔振效果等具有重要影响。本文对四种典型的隔振器布置方式的隔振性能进行了研究,结果表明五点支撑式相比三点支撑式、四点支撑式和六点支撑式更加合理,而常用的四点支撑式及六点支撑式并非理想体系。基于质刚重合的解耦策略可以有效降低自由度耦合带来的体系不利影响。本研究对于隔振体系优化设计具有一定的启示,对实际工程亦有指导作用。

关键词：隔振器布置隔振性能解耦

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汽车座椅准零刚度隔振器结构设计与分析

汽车座椅准零刚度隔振器结构设计与分析

作者：贺波大连理工大学

学位级别：硕士

汽车座椅隔振系统的刚度对于乘坐舒适性有重要的影响,可以通过降低汽车座椅隔振系统的刚度来控制人体敏感振动频率范围的振动,以提高乘坐舒适性。然而降低隔振系统刚度和保持汽车座椅的承载能力是矛盾的,因此如何在保证座椅承载能力的... 详细信息

汽车座椅隔振系统的刚度对于乘坐舒适性有重要的影响,可以通过降低汽车座椅隔振系统的刚度来控制人体敏感振动频率范围的振动,以提高乘坐舒适性。然而降低隔振系统刚度和保持汽车座椅的承载能力是矛盾的,因此如何在保证座椅承载能力的前提下,降低隔振系统的刚度,实现低频隔振,已成为一些学者的研究方向。本文以汽车座椅隔振器为研究对象,为了在保证不降低座椅承载能力的同时,降低隔振器的刚度,文中设计了具有高静刚度低动刚度的非线性隔振器。与传统的线性隔振器不同,新型准零刚度隔振器采用具有负刚度的欧拉压杆,充分利用负刚度结构与正刚度弹簧并联所具有的准零刚度的特性,实现低频隔振。首先,建立负刚度理论模型。分析初始位置参数对负刚度系统的载荷-位移和刚度-位移关系的影响,并结合负刚度系统理论,建立准零刚度系统理论模型,将通过理论模型计算的数值分析结果与有限元分析结果进行对比。然后,根据建立的理论模型,设计四种汽车座椅准零刚度隔振器,分别为单层梁单层弹簧系统、平行双层梁单层弹簧系统、对称双层梁单层弹簧系统、平行双层梁双层弹簧系统,并分析这四种系统的承载能力与刚度变化。研究显示,四种系统都具有准零刚度特性,但是平行双层梁单层弹簧是不稳定系统,即当载荷在准零刚度附近出现轻微变化时,系统会瞬间失稳,不满足设计要求。其余三种准零刚度系统的一阶固有频率较低,能够满足低频隔振的需要,且具有较宽的隔振频带。最后,讨论载荷变化时处理方法及其影响。文中将载荷变化分为过载和轻载两种工况,通过载荷调节机构的上下移动来调节系统的预应力,以满足不同载荷的需要。

关键词：汽车座椅隔振器准零刚度承载能力低频隔振

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船用高静低动隔振器的研究

船用高静低动隔振器的研究

作者：王岩集美大学

学位级别：硕士

高静低动隔振技术是近十几年来人们在设备制造生产运输等过程中对低频隔振的要求不断提高中研究出的一项新兴的低频非线性隔振技术,具备良好的低频隔振性能和优点。高静低动隔振系统具有多样的结构,区别主要在于负刚度元件的设计,在结... 详细信息

高静低动隔振技术是近十几年来人们在设备制造生产运输等过程中对低频隔振的要求不断提高中研究出的一项新兴的低频非线性隔振技术,具备良好的低频隔振性能和优点。高静低动隔振系统具有多样的结构,区别主要在于负刚度元件的设计,在结构、材料、组合方式等方面多有不同。本文主要研究船用高静低动隔振器,以屈曲圆板为负刚度,主要工作内容如下:1.分析了振动引起的船舶噪声对船舶的影响,介绍了船舶噪声的主要噪声源,引出船舶减振降噪的重要性与必要性,结合船舶环境空间的有限性和减振降噪的主要手段,主要介绍常见的几种船舶隔振形式,并引出高静低动隔振技术研究现状,然后基于高静低动原理提出以屈曲圆板为负刚度机构的船用高静低动隔振器。2.阐述了高静低动刚度（High-Static-Low-Dynamic Stiffness）隔振技术的原理,并针对船舶空间的局限性和复杂性以及低频隔振问题,设计出体积小和结构简单的隔振器,结合HSLDS在低频隔振的有效性提出了结构简单并且拥有一定承载能力的船用高静低动隔振器。设计船用高静低动隔振器三维模型,并对其进行简化建模,对作为负刚度机构的屈曲圆板进行线性屈曲分析和非线性屈曲分析,对船用高静低动隔振器进行非线性屈曲分析,分析结果表明屈曲圆板具有负刚度特性,船用高静低动隔振器在静平衡位置附近具有准零刚度的效果。3.对船用高静低动隔振器进行动力学特性研究,得到传递率表达式,对在额定负载条件下的刚度比、阻尼比和激扰力对传递率的影响进行了分析研究;对在超载或欠载条件下的刚度比、阻尼比、激扰力和偏移量对传递率的影响进行了分析研究,结果表明,在超载或欠载条件下,激扰力会使隔振器的表现更为复杂,偏移量的变化可能会导致隔振系统不稳定,而增大刚度比、减小阻尼比,可以提高低频隔振效果。4.首先对船用高静低动隔振器进行了静力实验分析,验证了其具有准零刚度静态特性。再对其进行了振动传递率实验分析,实验结果表明隔振器具有一定的低频隔振性能,在实验过程中,通过对船用高静低动隔振器进行正反扫频还验证了跳跃现象。

关键词：高静低动隔振器力传递率过载欠载实验分析

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海上风机安装用抗冲击隔振器的优化设计

振动与冲击 2010年第3期29卷 109-112页

作者：张梁娟朱昌明詹永麒张鹏史熙上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

为了避免海上风机在安装过程中因为冲击而造成相关精密部件的损坏,设计研发了一种新型的抗冲击隔振器。隔振器以油液缓冲器为主要的抗冲击隔振元件,并按照在满足一定缓冲行程的要求下,冲击过程中风机最大加速度值最低为优化目标进行了... 详细信息

为了避免海上风机在安装过程中因为冲击而造成相关精密部件的损坏,设计研发了一种新型的抗冲击隔振器。隔振器以油液缓冲器为主要的抗冲击隔振元件,并按照在满足一定缓冲行程的要求下,冲击过程中风机最大加速度值最低为优化目标进行了节流孔的设计。通过结构设计和强度验算完成了该隔振器的研制。且通过模型仿真与试验测试结果的比较,验证了模型的正确性和隔振器的有效性。

关键词：抗冲击隔振器仿真动态特性

基于金属螺旋弹簧的大承载隔振器设计及样件试验

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基于金属螺旋弹簧的大承载隔振器设计及样件试验

作者：刘宇航西南交通大学

学位级别：硕士

振动与噪声问题不管是在工业生产还是日常生活中都越来越得到重视,而安装隔振器是振动控制的主要手段之一。如今随着科学技术的发展以及生产需求的提高,动力设备正向高速化、大型化的趋势发展,对隔振器的承载性能也有了越来越高的需求... 详细信息

振动与噪声问题不管是在工业生产还是日常生活中都越来越得到重视,而安装隔振器是振动控制的主要手段之一。如今随着科学技术的发展以及生产需求的提高,动力设备正向高速化、大型化的趋势发展,对隔振器的承载性能也有了越来越高的需求。目前隔振器种类较多,不同种类间性能差异较大,但具备大承载、小尺寸、长寿命并且适应复杂环境等优点的高性能隔振器仍待进一步研发。本文就某泵类动力设备的实际隔振需求,设计并研制了一种具有大承载特征的新型隔振器。其研究成果可为大型设备的隔振器选用提供新的参考,其研究思路可为尺寸受限的高承载性能隔振器设计提供科学指导。论文主要工作和结论如下:(1)调研了常见隔振器的应用现状,开展了金属螺旋弹簧隔振技术及螺旋弹簧优化设计两方面综述,引出了研究目标及设计方法。依据隔振设计原理,针对某泵类动力设备隔振参数得到了设计指标,确定了基于金属螺旋弹簧的大承载隔振器功能结构。(2)隔振弹簧以组合弹簧的基本形式,基于序列二次规划法(SQP)进行了以承载为目标的优化设计,经过排布和参数优化后最大承载由37.9 t增加到50 t,提升幅度为32%,可见该优化方法是十分可靠的。建立了弹簧有限元模型,进行了刚度性能和安全强度的分析,开展了隔振弹簧样件的刚度试验,从仿真计算到试验结果,充分说明优化设计的有效性和工程试制的一致性。(3)利用经验公式法对橡胶阻尼支座进行了结构设计与优化,依据优化方案开展了基于Mooney-Rivlin超弹性模型的有限元计算,优化后的刚度性能有了明显改善,且与橡胶支座的试验结果较为一致。建立了支座串联弹簧作用下的有限元模型,进行了动/静刚度分析得到了隔振器的整体刚度性能,并开展了支座串联下的刚度试验,试验结果符合设计预期。(4)对大承载隔振器进行了包括上下安装壳体的结构设计,建立了整体的有限元模型并进行了性能分析,最后开展了样件试验。刚度性能分析显示,轴向静刚度k=14.99kN/mm,径向静刚度k=10.12 kN/mm,满足隔振性能需求;安全强度分析显示,各结构的危险应力值均在所选材料强度范围之内,能保证最大工作载荷下的安全隔振;隔振效果分析显示,隔振系统的主频为3.7 Hz,符合隔振设计原理,隔振效果较好;承载与刚度性能试验显示,最大工作载荷作用下隔振器仍处于弹性变形区间,满足大承载需求,轴向刚度与径向刚度随载荷增加而逐渐增加,工作载荷下轴向刚度增至15.5kN/mm,径向刚度增至11.5 kN/mm,满足设计指标。

关键词：金属螺旋弹簧大承载隔振器优化设计样件试验

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超低频非线性隔振器的对比分析

噪声与振动控制 2018年第A1期38卷 117-120页

作者：汪宏斌范春虎齐丕骞苏州长菱测试技术有限公司江苏苏州215163 西北工业大学航天学院西安710072

简要介绍两种典型的基于正负刚度并联的超低频非线性隔振器(纯弹簧机构隔振器和凸轮-滚轮-弹簧组合机构隔振器)的机理,深入研究两种隔振器的非线性刚度参数对隔振器的准零刚度特性的影响,以及外部激励幅值对隔振器的隔振效率的影响。通... 详细信息

简要介绍两种典型的基于正负刚度并联的超低频非线性隔振器(纯弹簧机构隔振器和凸轮-滚轮-弹簧组合机构隔振器)的机理,深入研究两种隔振器的非线性刚度参数对隔振器的准零刚度特性的影响,以及外部激励幅值对隔振器的隔振效率的影响。通过参数配置基本相同的两种非线性隔振器和相应的线性隔振器的性能对比研究,验证凸轮-滚轮-弹簧组合的非线性隔振器在准零刚度特性范围和外部激励幅值范围上均有明显优势。研究结果对于超低频非线性隔振器的工程应用开发具有一定的指导意义。

关键词：振动与波隔振器超低频隔振非线性刚度正负刚度并联准零刚度原则

周期结构和均匀结构隔振器滤波特性的对比研究

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中国机械工程 2008年第2期19卷 146-149页

作者：郑玲李以农 Amr Baz 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 马里兰大学美国马里兰20742

采用谱有限元和传递矩阵法推导了波在均匀结构和周期结构隔振器中的传播模型,对比了均匀结构(铝)和周期结构(铝/橡胶)隔振器的滤波特性,讨论了几何尺寸和材料特性对周期结构隔振器滤波特性的影响。研究结果表明:改变周期结构单元的几何... 详细信息

采用谱有限元和传递矩阵法推导了波在均匀结构和周期结构隔振器中的传播模型,对比了均匀结构(铝)和周期结构(铝/橡胶)隔振器的滤波特性,讨论了几何尺寸和材料特性对周期结构隔振器滤波特性的影响。研究结果表明:改变周期结构单元的几何尺寸和材料特性,能将带隙频率范围扩大并延伸至低频。通过实验证实了理论模型预测的正确性。

关键词：周期结构滤波特性振动控制隔振器

磁变弹性体主动隔振器的自适应神经网络控制研究

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磁变弹性体主动隔振器的自适应神经网络控制研究

作者：刘程祥广州大学

学位级别：硕士

磁流变材料主要包括磁流变液（MRF）和磁流变弹性体（MRE）,其材料的刚度和阻尼系数在一定磁场强度的范围内可以通过改变施加磁场强度进行调节。这种可调刚度和阻尼的特性可应用于半主动控制系统。对比传统的被动控制系统,半主动控制系... 详细信息

磁流变材料主要包括磁流变液（MRF）和磁流变弹性体（MRE）,其材料的刚度和阻尼系数在一定磁场强度的范围内可以通过改变施加磁场强度进行调节。这种可调刚度和阻尼的特性可应用于半主动控制系统。对比传统的被动控制系统,半主动控制系统具有更宽的工作频率和更有效的振动抑制能力;对比于主动控制系统,半主动控制系统的制造成本更低,耗能更少,可靠性高。通常来说,MRE在施加磁场强度的变化下,其阻尼的变化范围明显小于MRF,但是其刚度的变化范围明显大于MRF。因此,MRE比MRF更适合用于以共振消除为主要目标的隔振设备。目前MRF半主动隔振器的研究已经成功得运用于建筑、桥梁、车辆等工程实践中,而MRE半主动隔振器的还亟待进一步探索,尤其是对于MRE半主动隔振器的控制策略的研究。本文主要研究MRE半主动隔振的控制策略,基于实验测量数据建立了MRE微型隔振台和配备有MRE隔振器的座椅悬架系统的动力学模型。然后,根据建立的动力学模型构建了自适应神经网络控制策略以提高MRE隔振系统在多种工况下的控制性能。同时,结合由实验数据建立的动力学建模对不同控制策略进行仿真和对比以验证自适应神经网络控制的有效性,其主要的研究工作总结如下:（1）使用磁流变仪对一种具有高磁变效应MRE的样本进行了测试和表征,最后基于实验测得的数据,建立了磁场强度与MRE刚度和阻尼的函数关系式。（2）建立了MRE微型隔振台的动力学模型,并构建了自适应神经网络控制策略以提高MRE隔振系在多种工况下的隔振性能,然后对使用不同控制器的MRE微型隔振台的隔振性能进行仿真和对比。结果显示相比与传统的开关控制,或者是固定刚度和固定阻尼的被动控制,自适应神经网络控制策略能更加有效地抑制来自于底座的振动传递。同时,我们运用李雅普诺夫函数法证明了所提出控制率的稳定性和收敛性。（3）建立了配备有MRE隔振器的汽车悬架系统的动力学模型,并对采用不同控制器的汽车悬架系统进行了仿真测试和对比。对比的结果再次验证所提出自适应神经网络控制策略的有效性。

关键词：磁流变弹性体（MRE）隔振器自适应神经网络控制

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不同刚度隔振器被动隔离设计技术及其应用

机械设计 2016年第5期33卷 101-104页

作者：王克军西安电子工程研究所陕西西安710100

针对不同刚度钢丝绳隔振器组成的隔振系统的设计技术进行了探讨,提出了不同刚度隔振器的设计方法,并通过试验和实际应用验证其设计的合理性。

关键词：刚度振动冲击隔振器