几种柔性机构振动特性的比较分析研究-硕士论文

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1、大连理工大学专业学位硕士学位论文专业学位硕士学位论文几种柔性机构振动特性的比较分析研究ComparisonResearchonVibrationCharacteristicsofSeveralCompliantMechanisms作者姓名：工程领域：车辆工程学号：指导教师：副教授完成日期：年5月大连理工大学DalianUniversityofTechnology-I-大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要无论在工程领域还是日常生活中，减振降噪都是人们所期望达到的效果。在低频降噪领域，新近提出的周期阵列柔性机构有广泛的应用前景。本文

2、采用仿真分析的方法，分析了柔性机构在正弦激励下的振动特性，利用ANSYS软件对周期阵列的柔性机构的单胞进行模态分析与谐响应分析，得到机构的固有频率、系统传递函数以及幅频响应，以此三项为评价指标，对比几种柔性机构的振动特性。首先，针对一种含单层支架的柔性机构，研究了其支架角度对机构振动特性的影响，根据仿真分析得到的机构质量、固有频率和振幅，验证了经理论推导的传递函数各系数所代表的实际意义，总结出了支架角度与传递函数系数的关系，能够精准地控制柔性机构的振动特性。其次，扩展出了几种基于单层支架柔性机构的变体机构，具体为两种情况下的双层

3、支架柔性机构，圆柱形柔性机构，穿孔板柔性机构和蜂窝形支架柔性机构，与单层支架柔性机构的振动特性进行对比分析研究，得出了机构的变体对振动特性的准确影响，同时分析了穿孔板柔性机构孔径对其振动特性的影响，与微穿孔板理论有很好的结合。为应用于减振降噪领域的柔性机构设计提供了准确参考。关键词：柔性机构；振动特性；传递函数；减振降噪-I-大连理工大学专业学位硕士学位论文目录摘要IAbstractII1绪论11.1课题研究的背景和意义11.2柔性机构研究现状21.3本文的研究内容42基础理论52.1机械振动理论52.1.1单自由度系统自由振动

4、52.1.2多自由度系统受迫振动82.2固有频率112.3传递函数132.4有限元理论132.4.1有限元基本思想132.4.2振动问题的有限元法142.5本章小结143含有单层支架的柔性机构振动特性分析153.1有限元仿真分析过程153.1.1建立有限元模型153.1.2有限元加载求解173.1.3有限元后处理173.1.4拟合传递函数183.2支架角度对传递函数的影响193.2.1上支架角度对传递函数的影响193.2.2下支架角度对传递函数的影响243.3本章小结274几种基于单层支架柔性机构的变体机构振动特性分析284.1

5、含双层支架的柔性机构284.1.1变角度双层支架柔性机构294.1.2变间距双层支架柔性机构334.1.3双层支架与单层支架柔性机构振动特性比较分析37-III-大连理工大学专业学位硕士学位论文4.2圆柱形单层支架柔性机构384.3穿孔板单层支架柔性机构404.4蜂窝形支架柔性机构424.5本章小结44结论46参考文献47致谢50-III-大连理工大学专业学位硕士学位论文1绪论1.1课题研究的背景和意义随着近代工业和科学技术的飞速发展，工业产品越来越精密化和高速化，由此带来的工程振动问题也越来越突显出来。作为基础学科的一个重要分

6、支，工程振动问题在机械、建筑、水利、航空航天、船舶和车辆等工业技术学科中成为越来越重要的课题研究方向。在工程领域和日常生活中，到处都有振动产生。当我们乘坐汽车、火车、轮船和飞机等运载工具时，都会感受到不同程度的振动，这种振动会影响我们的乘坐舒适性，同时也对这些运载工具自身造成很多危害；当桥梁的振动达到固有频率发生共振会引发桥梁的垮塌；机床加工时的振动会影响加工精度。伴随着振动而来的还有噪声污染，无规则振动引发的噪声危害人们的生理和心理健康。对于这些有害的振动，大量的科学研究已经提出许多抑制和消除的方法，但这一问题依然需要我们不断

7、的探索和更加深入的研究下去。与此同时，人们也合理地利用振动来造福人类，例如，在医学领域利用超声波和核磁共振等诊断和治疗疾病；在建筑领域，采用了振动沉桩和拔桩以及振动捣固混凝土等。为了抑制有害的振动并合理利用振动，因此对振动理论的研究和减振降噪材料、机构的设计是十分有意义的工作。振源的激励方式、激励位置以及机构本身的动力学特性是是影响机构的振动与噪声的主要因素。因此要达到减小振动、降低噪声的目的，可以从以下两个途径入手，首先是对振动源的控制，在设计阶段合理优化设计结构；提高零部件的加工精度和装配质量，但是受加工和装备精度的限制，部

8、件间不可能完美的契合，不可避免地在工作中产生振动。第二，控制振动和噪声传递的途径，吸声材料、阻尼材料及各种减振降噪结构等的研究正是基于此。相对于传统刚性结构而言，柔性机构有两方面优点：一是提高性能（提高精度、提高可靠性、减少摩擦磨损、减轻重量等），二是降低成本（