【摘要】：隨著光電經(jīng)緯儀對觀測分辨率、集光能力的要求不斷提高,使得其整體結(jié)構(gòu)尺寸變得越來越大,因此振動特性的研究對提高經(jīng)緯儀可靠性以及測量精度顯得非常重要。為避免結(jié)構(gòu)因共振帶來的不利影響,應(yīng)對結(jié)構(gòu)的振動特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。但由于其結(jié)構(gòu)中存在螺栓連接帶來的非線性剛度影響導(dǎo)致結(jié)構(gòu)動態(tài)性能的分析以及振動特性的控制變得十分復(fù)雜,線性模型的可信度受到質(zhì)疑,因此必須對非線性帶來的影響加以深入研究。對含有螺栓聯(lián)接的動力學(xué)問題進(jìn)行研究時,常用方法是基于線性化的思想將螺栓連接以線性彈簧和線性的阻尼單元相組合來近似代替,再通過模型的修正以及試驗參數(shù)辨識等方法給出彈簧和阻尼單元的具體參數(shù)。在周期受迫振動環(huán)境下,螺栓聯(lián)接結(jié)合面在切向可能發(fā)生相對滑移,在法向可能發(fā)生間隙分離和沖擊碰撞,因此螺栓連接必須采用非線性彈簧的近似方法。與此同時,實際工程中為獲得簡潔準(zhǔn)確的螺栓連接振動特性,需要抑制螺栓連接引起的非線性諧振效應(yīng)。本文主要針對抑制螺栓連接結(jié)構(gòu)的諧振效應(yīng)以及提高結(jié)構(gòu)的振動基頻進(jìn)行展開研究。針對螺栓連接結(jié)構(gòu)非線性振動特性,首先定性的分析了諧振響應(yīng)的產(chǎn)生及其振動形式。根據(jù)螺栓連接非線性的產(chǎn)生來源,提出在螺栓連接結(jié)合面添加彈性膠層的方法來弱化由于螺栓接觸狀態(tài)的周期變化導(dǎo)致的諧振效應(yīng),并進(jìn)行實驗驗證,結(jié)果表明采用在接觸面添加彈性膠層的方法可以有效的弱化非線性諧振響應(yīng);基于實驗結(jié)果對膠層分布進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,在合理膠層分布下更加有效的抑制了諧振響應(yīng)。在弱化了非線性諧振的基礎(chǔ)上對螺栓連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動基頻的優(yōu)化設(shè)計,以懸臂梁和法蘭盤為例進(jìn)行結(jié)構(gòu)基頻的優(yōu)化設(shè)計,實現(xiàn)了振動基頻的提高,避免因非線性諧振對其結(jié)構(gòu)可靠性以及測量精度等方面的影響。最后總結(jié)和展望了利用此方法計算結(jié)構(gòu)諧振頻率的可展性,并指出需要進(jìn)一步計算和研究并完善的內(nèi)容。本論文的創(chuàng)新點在于通過分析螺栓連接結(jié)構(gòu)在周期受迫振動的諧振特性,提出在螺栓連接結(jié)合面添加彈性膠層的方式來抑制諧振效應(yīng),并對膠接層的分布進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,在有限的膠層厚度和面積的前提下有效的抑制了非線性諧振響應(yīng);通過對螺栓連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計實現(xiàn)了基頻的提升,改善了結(jié)構(gòu)的振動特性。
【圖文】：

1.2 螺栓連接對基頻優(yōu)化設(shè)計的影響從圖1.1中光電經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)可以看出其整體結(jié)構(gòu)的振動特性受到電機(jī)，轉(zhuǎn)臺、立柱、凸輪機(jī)構(gòu)、軸承、螺栓連接等各部分結(jié)構(gòu)的影響，其中螺栓連接結(jié)構(gòu)作為在經(jīng)緯儀中最常見的結(jié)構(gòu)連接形式，，且其振動特性的研究對于提升經(jīng)緯儀跟蹤精度等特性具有深遠(yuǎn)的意義，因此選擇螺栓連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。圖1.1 經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)圖螺栓連接結(jié)構(gòu)當(dāng)在外載的作用下受迫振動時，其連接的結(jié)合面處可能存在著沿著切向的方向上產(chǎn)生相對的滑動，沿著法向的方向上發(fā)生接觸面的分離和碰撞等情況[6]。該現(xiàn)象的影響下，螺栓連接的動力學(xué)特性表現(xiàn)出復(fù)雜的非線性振動現(xiàn)象

第2章 非線性振動理論11圖2.1 ( )單調(diào)增加的情況接下來考慮 ( )有一個極大值的情形。如圖2.2，當(dāng)系統(tǒng)的能量 < 0時，每一等能量線由兩個分支組成，它們均與 軸相交，其形狀類似于雙曲線的兩個分支。當(dāng) > 0時，每一等能量線也由兩個分支組成，但不與 軸相交，當(dāng) = 0時，等能量線由四個分支組成，在一點相接，此點是一個奇點，稱為鞍點。經(jīng)過鞍點的分支稱為分界線
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH743;TH131.3

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 謝軍;基于接觸和振動仿真的經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)設(shè)計及輕量化研究[D];中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;2017年

本文編號：2534763