【摘要】：主動(dòng)減振系統(tǒng)是提供精密儀器設(shè)備減振環(huán)境的重要設(shè)備之一。實(shí)現(xiàn)低頻精密減振的關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)極低的固有頻率并具有較好的承載能力,同時(shí)引入主動(dòng)振動(dòng)控制。本文圍繞主動(dòng)減振技術(shù)中的結(jié)構(gòu)技術(shù),完成了以下研究工作:根據(jù)需求指標(biāo)綜述實(shí)現(xiàn)低頻、主動(dòng)及六自由度隔振的方法,闡述了正負(fù)剛度并聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)極低固有頻率并能保持較大承載能力的原理,并研究了組合壓簧結(jié)構(gòu)和環(huán)形永磁結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)負(fù)剛度的原理,提出了由并聯(lián)壓簧結(jié)構(gòu)、立式擺機(jī)構(gòu)和環(huán)形永磁結(jié)構(gòu)共同組成的正負(fù)剛度并聯(lián)主動(dòng)減振系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。建立了系統(tǒng)力學(xué)模型,對(duì)減振器進(jìn)行了受力分析,并分別建立了減振器豎直方向和水平方向正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度模型,采用控制變量法分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)組合壓簧結(jié)構(gòu)、擺機(jī)構(gòu)和環(huán)形永磁結(jié)構(gòu)剛度特性的影響。分析計(jì)算了減振器結(jié)構(gòu)參數(shù),提出了優(yōu)化組合壓簧結(jié)構(gòu)和擺機(jī)構(gòu)參數(shù)的方法,降低了豎直方向結(jié)構(gòu)剛度的非線性特性,提高了水平方向結(jié)構(gòu)剛度的集中度�；贒FMA準(zhǔn)則設(shè)計(jì)減振器整機(jī)結(jié)構(gòu),從被動(dòng)部分和主動(dòng)部分兩個(gè)方面分別詳細(xì)介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容,基于ANSYS對(duì)存在風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了靜力學(xué)仿真驗(yàn)證。對(duì)減振器進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,重點(diǎn)分析了擺桿和支撐桿的模態(tài)固有頻率及振型對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。研究了減振器在諧波激勵(lì)下的振動(dòng)傳遞率,結(jié)果表明正負(fù)剛度并聯(lián)的減振器結(jié)構(gòu)固有頻率在0.5~1Hz之間,低頻隔振效果顯著,基于ANSYS對(duì)減振器進(jìn)行了諧波響應(yīng)仿真分析,驗(yàn)證了減振器的低頻特性。根據(jù)設(shè)計(jì)初步實(shí)現(xiàn)了樣機(jī)的集成。
【圖文】：

圖 1-1 主動(dòng)減振技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景精密減振技術(shù)和產(chǎn)品作為眾多關(guān)鍵工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，具有不可或缺的重要地位。得益于國(guó)家重大科技專項(xiàng)——極大規(guī)模集成電路制造技術(shù)及成套工藝專項(xiàng)（02專項(xiàng)）的實(shí)施，浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等先后進(jìn)行一系列研究，國(guó)內(nèi)關(guān)于主動(dòng)減振技術(shù)的學(xué)術(shù)研究得到較快發(fā)展，但還是大大落后于歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家。更迫在眉睫的是國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有成熟的中高端主動(dòng)減振產(chǎn)品，主動(dòng)減振器基本全靠進(jìn)口在價(jià)格及技術(shù)方面受制于人，這也使得復(fù)雜度、集成度超高的大型成套精密裝備的研發(fā)受到技術(shù)限制。因此，對(duì)主動(dòng)減振技術(shù)進(jìn)行深入研究，將技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際，研制出新型高性能主動(dòng)減振產(chǎn)品，打破國(guó)外技術(shù)封鎖和商業(yè)壟斷，具有重大的實(shí)際意義和市場(chǎng)價(jià)值。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 主動(dòng)減振技術(shù)概述

圖 1-7 基于剪形結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)零剛度結(jié)構(gòu).3.2 商用正負(fù)剛度并聯(lián)減振器(1) Minus K 公司 SM 系列被動(dòng)減振器美國(guó) Minus K 公司（http://www.minusk.com）的 CM 系列、SM 系列和 BM 系用正負(fù)剛度并聯(lián)的低頻被動(dòng)隔振器。圖 1-8 為 Minus K 公司 SM-1 減振器結(jié)構(gòu)[49豎直方向由正剛度承載鋼彈簧和負(fù)剛度壓桿組成正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，壓桿的預(yù)壓通過(guò)調(diào)整螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此豎直方向具有 0.5Hz 的極低固有頻率；其水平方向的受壓擺桿提供極低的剛度，水平方向固有頻率約為 1Hz。該減振器固有頻率極始隔振頻率為 0.7Hz，1.8Hz 振動(dòng)衰減率為 90%，6Hz 振動(dòng)衰減率為 99%，低頻能十分優(yōu)異。同時(shí)，其承載能力較強(qiáng)，最大承載約為 1500~1900Kg，但是不同型器承載區(qū)間較小，在 300Kg~400Kg 左右，，且只有豎直方向?yàn)椴⒙?lián)結(jié)構(gòu)。MinusK 提出了基于壓桿效應(yīng)的雙層小型正負(fù)剛度并聯(lián)隔振器[52]，結(jié)構(gòu)上較為新穎。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH703.63

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2637902