【摘要】：隔振技術(shù)作為振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域的重要分支，在現(xiàn)代機(jī)械振動(dòng)控制領(lǐng)域扮演著越來越重要的角色。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)于隔振技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提出了越來越高的要求，隔振技術(shù)也由傳統(tǒng)的被動(dòng)隔振技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)今的主動(dòng)隔振技術(shù)，而作動(dòng)器作為主動(dòng)隔振技術(shù)的主要元件，一直是各國(guó)學(xué)者所關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。 氣動(dòng)肌肉是一種新興的醫(yī)學(xué)仿生和氣動(dòng)執(zhí)行元件，在世界醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用。本文將氣動(dòng)肌肉引入隔振領(lǐng)域，把氣動(dòng)肌肉作為隔振系統(tǒng)作動(dòng)器，從而構(gòu)建了新型的隔振系統(tǒng)。本文基于現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)，在完整的氣動(dòng)肌肉理想輸出力的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析考慮各個(gè)誤差因素的影響，得到了更為精確的氣動(dòng)人工肌肉數(shù)學(xué)模型。通過仿真和實(shí)驗(yàn)分析了氣動(dòng)人工肌肉動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性，并運(yùn)用并聯(lián)近奇異低剛度系統(tǒng)原理，搭建了基于氣動(dòng)人工肌肉的并聯(lián)近奇異隔振系統(tǒng)，完成了隔振系統(tǒng)特性和效果的分析和實(shí)驗(yàn)。 首先，基于目前已存在氣動(dòng)人工肌肉研究的理想數(shù)學(xué)模型，綜合考慮實(shí)際條件下，氣動(dòng)肌肉末端變形、內(nèi)部摩擦及橡膠的彈性變形等因素的影響，進(jìn)一步修正了氣動(dòng)人工肌肉數(shù)學(xué)模型，從而獲得較為完整的氣動(dòng)人工肌肉數(shù)學(xué)模型。結(jié)合氣動(dòng)人工肌肉數(shù)學(xué)模型，對(duì)氣動(dòng)肌肉的剛度、輸出力等基本特性進(jìn)行理論分析及仿真實(shí)驗(yàn)研究，并通過所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步修正了氣動(dòng)人工肌肉數(shù)學(xué)模型。從而獲得了氣動(dòng)人工肌肉較為的理想的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)剛度表達(dá)式，為氣動(dòng)人工肌肉作為主動(dòng)作動(dòng)器搭建的隔振系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)分析奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 其次，通過對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的奇異位形的綜合分析，定義了奇異接近度指標(biāo)，為系統(tǒng)近奇異狀態(tài)下低剛度、變剛度分析和隔振效果的評(píng)價(jià)提供了技術(shù)指標(biāo)�；诘玫降臍鈩�(dòng)人工肌肉數(shù)學(xué)模型和并聯(lián)結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)位形，建立了并聯(lián)近奇異隔振系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)搭建的并聯(lián)隔振系統(tǒng)進(jìn)行了自由振動(dòng)實(shí)驗(yàn)和仿真研究，并通過隔振系統(tǒng)自由振動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析系統(tǒng)特性，同時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)和仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，從而驗(yàn)證了氣動(dòng)人工肌肉數(shù)學(xué)模型并聯(lián)隔振系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的正確性和準(zhǔn)確性。 最后，基于已得到驗(yàn)證的氣動(dòng)人工肌肉數(shù)學(xué)模型和并聯(lián)隔振系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及仿真研究；并且搭建了隔振實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了系統(tǒng)的隔振實(shí)驗(yàn)，通過系統(tǒng)奇異接近度指標(biāo)和系統(tǒng)剛度參數(shù)的不斷調(diào)整、檢測(cè)和優(yōu)化隔振系統(tǒng)的隔振效果，最終得到了并聯(lián)低剛度系統(tǒng)隔振效果的最優(yōu)解，從而證明了隔振系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的正確性和近奇異變剛度隔振原理的可行性，也為主動(dòng)變剛度隔振和抗沖技術(shù)研究奠定了研究基礎(chǔ)。
【圖文】：

1.1.2 隔振技術(shù)發(fā)展歷程振動(dòng)控制技術(shù)的起源伴隨機(jī)械結(jié)構(gòu)的誕生而來，自原始的機(jī)械結(jié)構(gòu)誕生以來，人們便有意識(shí)的去控制和降低機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。直到十七世紀(jì)末期，振動(dòng)控制技術(shù)這一概念在西方學(xué)術(shù)界才被正式提出，并很快成為大家所公認(rèn)的技術(shù)理念。而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，振動(dòng)控制技術(shù)得以不斷的發(fā)展，五十年代末六十年代初振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)開始被提出研究，直至七十年代，振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)才成為研究的熱點(diǎn)，并逐步開始應(yīng)用于工程領(lǐng)域中。八十年代中后期，，該技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展階段，各種理論和研究成果不斷問世，航天、航海、車輛及建筑行業(yè)的振動(dòng)控制實(shí)例不斷增加[3]，其經(jīng)典應(yīng)用范例如圖 1-1 所示。

十八世紀(jì)九十年代末期，德國(guó)的 FESTO 公司推出了一款新型的氣動(dòng)人工肌商品，該產(chǎn)品被稱為 Fluidic Muscle，這種型號(hào)的氣動(dòng)人工肌肉所具有的最大特色就是向橡膠筒的橡膠中直接嵌入經(jīng)過硫化的纖維編織網(wǎng)，這種技術(shù)手段大增加了氣動(dòng)人工肌肉的工作疲勞壽命[16]。費(fèi)斯托公司所推出的氣動(dòng)人工肌肉借其優(yōu)良的性能，逐步的被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。McKibben 型動(dòng)肌肉是目前獲得應(yīng)用最為廣泛的氣動(dòng)人工肌肉，也是目前現(xiàn)有的公開發(fā)表相文獻(xiàn)期刊介紹和研究最多的一類氣動(dòng)肌肉。McKibben 肌肉外形呈現(xiàn)為圓筒狀構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致為橡膠筒的兩端部和編織纖維層的兩端部與兩端的連接堵頭件緊密固定連接，同時(shí)堵頭附件還用于實(shí)現(xiàn)力的傳導(dǎo)和密封的作用。FESTO產(chǎn)的 McKibben 氣動(dòng)人工肌肉采用橡膠和尼龍纖維作為主要材料，內(nèi)部的橡膠筒和外部正反雙向螺旋線編織纖維編織層共同組成氣動(dòng)人工肌肉，McKibben動(dòng)人工肌肉實(shí)物如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TB535.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 王兆康;設(shè)備減振的機(jī)理和特性[J];常州工業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);1996年02期

本文編號(hào)：2568096