【摘要】：振動與人類的活動息息相關,聲音的傳播需要介質的振動,血液的傳輸需要心臟的跳動。在工程領域振動現(xiàn)象也普遍存在,如軌道交通在行駛中的振動,工件加工的帶來的振動等。不同類型的振動會對人類產(chǎn)生不同的影響。隨著人類對振動問題研究的不斷深入,利用振動、控制振動的技術方法也在不斷創(chuàng)新。對于控制振動,彈簧、橡膠等不同形式的減振器及多種減振元件組合都被應用至合適的場合。近年來有學者發(fā)現(xiàn)并聯(lián)機構具有剛度大、運動精度高、自由度多的特點,通過在并聯(lián)機構上安裝彈簧阻尼等減振元件構成了可以適用于多種工況下的減振裝置,并取得了良好的效果,使用并聯(lián)機構減振現(xiàn)已成為國內外重點研究方向之一。本文在國家自然科學基金“高鐵等超大型結構寬頻聲振預報的混合能量流方法”(51675306)、“基于柔性變胞機構的精密設備多維振動的主動控制研究”(51275375)的資助下,完成了對3-PCR并聯(lián)機構的運動學、動力學分析建模及優(yōu)化設計,并創(chuàng)新性地將并聯(lián)機構與準零剛度相結合,構建了多維低頻減振系統(tǒng),分析了其減振特性,主要完成以下工作:第一,將減弱生產(chǎn)生活中最常見的有害三維平移振動問題作為目標,使用3-PCR并聯(lián)機構作為減振裝置基礎,對原有機構進行改型,使其具有更好的力學性能進而適用于減振。使用閉環(huán)矢量法對3-PCR并聯(lián)機構在Matlab中進行運動學數(shù)學建模,將其結果與ADAMS軟件中的仿真結果對比驗證;使用坐標搜索法繪制了機構的工作空間,并根據(jù)實際情況選取了以平衡位置為中心的球空間作為研究目標,分析了機構參數(shù)對球空間大小的影響。第二,使用拉格朗日方法建立了 3-PCR并聯(lián)機構的動力學模型,分析了機構上下平臺半徑、桿長、安裝角度等參數(shù)對機構固有頻率的影響規(guī)律;在Matlab與ADAMS中分別對結構的固有頻率與模態(tài)進行分析;以3-PCR并聯(lián)機構為主體,根據(jù)已有學者提出等效剛度的概念,得到并聯(lián)機構隔振系統(tǒng)的等效剛度;研究了彈簧在多種配置的情況下對機構模態(tài)的影響規(guī)律。第三,簡要介紹了準零剛度基本原理,以一種易于使用的準零剛度結構為例,研究了其力學特性,分析其在簡諧激勵下的加速度響應,并對獲得準零剛度的條件進行了研究;創(chuàng)新性地將移動副與準零剛度結構相結合使用在并聯(lián)機構上,使其具有多維低頻減振效果;在Matlab與ADAMS中對比了加入準零剛度的并聯(lián)機構減振裝置模型與原減振裝置固有頻率的變化;分析了準零剛度裝置安裝前后受簡諧激勵頻率響應曲線,計算出添加準零剛度后減振平臺的等效剛度即動剛度值,分析了等效剛度的分布情況。第四,對于3-PCR隔振平臺,首先對上、下平臺半徑、桿長和夾角等參數(shù)為變量分析對等效剛度的影響,然后以工作空間內等效剛度值分布均勻為目標,使用遺傳算法對多種參數(shù)進行了優(yōu)化,對優(yōu)化后得到的空間內的等效剛度分布情況進行分析。最后對添加準零剛度結構的3-PCR減振平臺的球空間等效剛度進行了優(yōu)化,對比了優(yōu)化后與優(yōu)化前等效剛度分布情況。
【圖文】：

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本文編號：2604837