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弹簧—滑动梁隔振器设计研究

作　者: 姚正
导　师: 华宏星
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 弹簧-滑动梁隔振器高静低动刚度临界失稳点传递率隔振频带等效线性模型
分类号: TB535.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

隔振是工程中普遍采用的抑制或减小不利振动以保护机器设备的方法。普通的线性隔振器虽然结构简单,但是在原理上无法兼具较高的静态承载能力与较宽的隔振频带。因此,设计研究具有高静态刚度和低动态刚度的非线性隔振器具有很大的工程实际意义。本文研究设计了一种新型的具有高静低动刚度的非线性隔振器,称为弹簧-滑动梁隔振器,它由可以产生大变形的弹性滑动梁与线性弹簧并联组成。论文对弹簧滑动梁隔振系统进行了静态与动态分析,在此基础上重点研究了其隔振性能,最后设计制作了隔振器实验样机对理论结果进行了试验验证。具体地说,本文的主要研究成果与结论如下:1.推导出了弹簧-滑动梁隔振器的静力模型和运动方程。通过稳定性分析,求得了使弹簧-滑动梁系统成为一个全局稳定系统时弹簧刚度应该满足的条件。2.阐明了弹簧-滑动梁隔振器设计原理,创造性地将隔振器工作点选取在滑动梁临界失稳点。滑动梁该点具有零刚度和最大静载能力,故该点的动态刚度由线性弹簧提供,而其静态刚度由滑动梁与线性弹簧共同提供,因此隔振器在该点附近具有高静低动刚度特性,且在微幅振动情况下能线性化为一个与其线性弹簧具有相同动刚度的线性隔振器。3.采用谐波平衡法求解隔振器的在简谐激励下的运动方程,弥补了相关文献中采用多尺度法求解同时含有平方项和立方项的高阶非线性方程的缺陷。推导了隔振器的的传递率并与其等效线性模型进行了比较,比较的结果表明该隔振器具有更优良的隔振性能。4.通过频响实验对隔振器在微幅振动下的隔振性能进行了测试,试验的结果验证了隔振器线性假设的正确性,并表明弹簧-滑动梁隔振器在微幅振动条件下相比于其等效线性模型具有更宽的隔振频带与更低的传递率。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-21
  1.1 研究意义  9-12
    1.1.1 单自由度隔振系统  10-11
    1.1.2 阻尼与弹簧刚度的影响  11
    1.1.3 高静低动刚度的引入  11-12
  1.2 文献综述  12-20
    1.2.1 隔振技术  12-15
    1.2.2 HSLDS 隔振器  15-18
    1.2.3 Gospodnetic-Frisch-Fay 梁隔振器  18-20
  1.3 本文的主要内容  20-21
第二章建模分析与稳定性分析  21-42
  2.1 引言  21
  2.2 滑动梁静力建模  21-28
  2.3 弹簧-滑动梁静力建模  28-33
    2.3.1 数学模型  28-29
    2.3.2 静态工作点的选取  29-30
    2.3.3 理论模型的仿真验证  30-33
  2.4 动态建模与分析  33-35
  2.5 稳定性分析  35-41
    2.5.1 稳定性的基本概念  35-39
    2.5.2 弹簧-滑动梁系统稳定性分析  39-41
  2.6 本章小结  41-42
第三章稳态响应与传递率  42-62
  3.1 引言  42
  3.2 力传递率  42-52
    3.2.1 力响应  43-49
    3.2.2 力传递率  49-52
  3.3 位移传递率  52-56
    3.3.1 位移响应与相对传递率  52-54
    3.3.2 绝对传递率  54-56
  3.4 与等效线性模型传递率的比较  56-61
  3.5 本章小结  61-62
第四章弹簧-滑动梁隔振器位移传递率实验研究  62-70
  4.1 引言  62
  4.2 滑动梁静力实验  62-64
  4.3 弹簧-滑动梁隔振器位移传递率实验  64-69
    4.3.1 实验原理与方案  64
    4.3.2 位移传递率实验  64-68
    4.3.3 与等效线性模型的比较  68-69
  4.4 本章小结  69-70
第五章总结与展望  70-72
  5.1 主要结论  70-71
  5.2 研究展望  71-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  76-78

弹簧—滑动梁隔振器设计研究

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