精密仪器用主动隔振系统的jie结构设计与分析

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1、摘要微振动是影响精密仪器、设备精度和性能的关键因素。随着精密仪器设备精度的不断提高，市场对精密隔振系统的性能要求也越来越高。本文参考现有的隔振系统设计方案，从隔振系统支撑方式、关键部件的布置、选型和设计以及隔振性能测试三个方面进行了相关研究。本文分析隔振系统的隔振需求，参考现有隔振产品的性能参数，提出了主动隔振系统的设计要求和隔振系统的设计方案；对隔振系统结构形式、传感器和作动器的布置、弹性元件和作动器的选型设计进行了分析；建立了线性化的隔振系统动力学模型。对压缩弹簧进行设计和分析校核；建立了压缩弹簧的有限元模型，对压缩弹簧轴向和径向刚度以及屈曲模态进行了分析；

2、测试了压缩弹簧的轴向刚度，测试结果和有限元分析误差为5.1%。设计了台面的详细结构；建立了上板结构的有限元模型，分析其自由模态；进行上板的试验模态测试，上板的一阶模态固有频率达到106.8Hz，测试结果和有限元分析结果的误差在10%以内。计算了隔振系统的各阶固有频率；设计隔振系统激振试验测试其固有频率，测试结果与理论模型较为吻合；测试了隔振系统的传递率，主动隔振带宽在1-200Hz，主动控制下被动共振峰处的传递率降低了28dB。关键词：精密仪器主动隔振系统结构设计有限元建模动力学分析I华中科技大学硕士学位论文华中科技大学硕士学位论文AbstractMicrovi

3、brationisakeyfactorthatcanaffecttheaccuracyandperformanceofprecisioninstruments.Withthecontinuousimprovementintheaccuracyofprecisioninstruments,thedemandsfortheperformanceofvibrationisolationsystemisalsoincreasing.Basedontherelevantresearchofexistingvibrationisolationsystems,thisthes

4、isdealswithdesigningthestructureofanactivevibrationisolationsystem,itssupportingconfigurations,arrangements,selectionanddesignofkeycomponentsaswellaswiththefinalisolationperformancetestofthesystem.Thedesignrequirementsandschemeoftheactivevibrationisolationsystemareproposedwithreferri

5、ngtotheexistingisolationsystems.Besides,thestructureoftheactivevibrationisolationsystem,thearrangementofsensorsandactuators,andtheselectionofelasticcomponentsandactuatorarealsoanalyzed.Alineardynamicmodeloftheisolationsystemisestablished.Thecompressionspringisdesigned.Withtheestablis

6、hmentofthefiniteelementmodelofthespring,theaxialandradialstiffnessandthebucklingmodesofthespringareanalyzed.Finally,theaxialstiffnessofthespringistested,andtheerrorbetweenthetestresultsandthefiniteelementanalysistestturnsouttobe5.1%.Thestructureofthetableisdesignedindetail.Thefinitee

7、lementmodeloftheupperboardisestablishedanditsfreedommodesareanalyzed.Themodaltestresultrevealsthefirst-ordermodalfrequencyoftheboardis106.8Hz,andtheerrorbetweenthemodaltestresultsandthefiniteelementanalysisresultsislessthan10%.Thenaturalfrequenciesoftheactivevibrationisolationsystema

8、recalculated