负刚度被动隔振器的动力学特性研究

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1、摘要振动控制是一个关系到设备安全的重要问题，随着科技的发展，精密仪器的隔振显得越来越重要。很多高新设备的投入使用，对振动控制的要求也越来越高。有效的减小振动及其带来的危害，是振动控制研究的重要课题。目前隔振主要分为主动、半主动和被动隔振，但是主动、半主动隔振耗费能源，有些时候还会引起电磁污染，因此工程应用仍然采用被动隔振较多。被动隔振主要采用弹簧、橡胶隔振，不能够解决低频的隔振问题。有效降低隔振器的固有频率，是十分重要的。新型的负刚度隔振器能够达到较低的固有频率，它利用正、负刚度并联原理降低系统刚度，从而隔离低频振动，但是其理论尚不成熟。本文对负刚度隔

2、振器进行了系统的研究和分析，包括结构和刚度特性的研究。在理论分析的基础上，提出了负刚度隔振器的设计理论和相应的计算方法，给出了其刚度、阻尼和结构的计算公式。本文对负刚度隔振器进行的参数优化设计和计算分析方法对负刚度隔振器的应用和设计有一定的借鉴作用。通过分析建立的隔振模型，本文优化了隔振系统的相关参数，并且进行了实验的研究比较。研究结果表明，负刚度隔振器的水平弹簧和垂直弹簧的比值为O．3加．5、水平弹簧的预压缩比为0．554～0．667时，系统有着更好的低频隔振性能。本文提出采用谐波平衡法来求解分析负刚度隔振器的动力学特性，相比于传统的线性求解方法有较

3、高的精度，并且能够纠正低频时线性求解的错误。通过与能量法求解和仿真结果的对比以及实验的研究，可以看出采用谐波平衡法来分析负刚度隔振系统较好，对以后的负刚度研究起着一定的借鉴作用。本文对负刚度隔振器的抗冲性能进行了研究。研究结果表明，由于负刚度隔振器具有刚度非线性和低频特性，因此合理设计可以有着较好的抗冲性能，并且给出了抗冲设计的计算公式。关键词：负刚度被动隔振非线性动力学分析ABSTRACTTkcontrolofthevibrationisveryimportanttotheequipmentssafety．Becauseofthedevelopmen

4、tofscienceandtechnology,theisolationoftheprecisioninstrumentsisbecomingmoreandmoreimportant．wi也thehi曲一techequipmentareused，therequestofthevibrationcontrolbecomeexigently．Reducingthevibrationanditsbanefulresultsistheimportantvibrationresearchsubject．Isolationmainlyincludesactive、

5、semi—activeandpassivevibrationisolator．Becauseoftheactiveandsemi—activevibrationisolatorneedmoreenergyandcancausetheelectromagneticpollution,itisbettertousepassivevibrationisolator．Passivevibrationisolationmainlyusedspringsandrubberisolation,buttheycannotsolvetheproblemofreducin

6、glow—frequencyvibration．Itisveryimportantthathowcanreducethenaturalfrequencyofthesystemeffectively．Thenewnegativestiffnessvibrationisolationhaslowerfrequency．Becauseofitslowfrequency,itCanisolatelowfrequencyvibration．nlispapergivessystemicresearchandanalysisofthenegativestiffnes

7、svibrationisolator,includingthestructureandstiffnessproperties．Moreover,basedonthetheoryanalysis，thispaperputsforwardtheisolator’Sdesigntheoryandanalyticalmethods．Anditalsogivesthecalculationformulasaboutstiffness、dampingandtheformulasforcalculatingthesizesofthestructure．nedesig

8、noftheoptimizationandtheanalysisareusedforrefer