光电吊舱内框架减振系统设计

为了实现在在喷气机上用光电吊舱观测导弹发射全程的动态状况,设计了光电吊舱内框架减振系统。首先,分析了吊舱的工作环境和框架结构的工作原理,指出内框架减振的必要性。然后,讨论减振轴系的特性,指出内框架加减振器的轴系必须消间隙,并设计了一种模块式驱动轴系,此模块将力矩电机的厚度与轴承的厚度合二为一,减少了轴系的占用空间,增加了有效载荷空间。最后,提出了一种切实可行的内框架减振系统,该系统采用模块式组合方式,具有灵活性和通用性;采用内框架系统独立装调,平推进入外框架安装的设计,使内框架减振系统极易安装调试。对这种装有内框架减振系统的光电吊舱在振动台上做振动试验并观测模拟目标,结果表明,吊舱工作状况良好,跟踪目标的视频图像清晰流畅;在摇摆台上做跟踪精度检测实验,检测结果显示,跟踪精度误差不大于1mrad,满足指标要求。     

壁挂式机载设备减振系统设计与分析

针对壁挂式机载设备减振系统因刚度耦合难以准确设计的问题,基于有限元分析法,结合振动学理论,利用Ansys Workbench软件,进行减振系统在螺旋桨飞机平台环境下的随机振动仿真,得出受X、Y、Z三向振动时选取不同型号橡胶减振器的动态响应特性.基于控制变量法,讨论挂架与设备上2个位置的减振性能,分析壁挂式减振系统响应特性的影响因素,得出最优结果,完成减振器选型,为后期壁挂式机载设备的减振系统设计提供参考.     

舰船平台设备的减振设计及振动性能研究

舰船平台系统的振动性能直接影响设备的正常使用.明确某平台系统减振性能的设计要求,根据振动理论计算出满足系统性能要求的减振器刚度与阻尼,设计出具有较低固有频率的空气弹簧减振器.针对系统的结构特点和稳定性要求进行减振器位置设计,校核平台系统在水平放置》倾斜20°等多种运用工况下的振动性能,建立平台系统的缩比试验模型,并对倾斜20°工况进行试验验证和对比研究.结果表明,平台减振系统具有良好的减振隔振性能,可以明显衰减系统随机振动.     

惯性平台阻尼减振设计及性能分析

为减小惯性平台振动响应,采用阻尼减振方法进行减振设计.以天然橡胶为阻尼材料,铝合金板为约束层设计了三种不同阻尼层厚度的减振方案,通过对减振前后惯性平台进行谐响应分析考查了阻尼层厚度对减振效果的影响.计算分析表明,在感兴趣的频率范围内,阻尼层厚度对振动响应最大的Z向振动影响很小,对x和Y向振动响应影响较大,综合考虑减振及侧向稳定问题后,建议选择阻尼层厚度为1.0mm的方案2作为该惯性平台减振设计方案.     

舰船稳定平台振动分析与减振设计

振动和冲击直接影响稳定跟踪平台的可靠性和稳定性,设计合理的减振装置能有效隔离船体传递给平台的振动,保证了平台稳定和跟踪精度。在确定振动相关参数的基础上,利用UG.Nastran软件仿真技术对稳定平台进行了仿真分析,选择了具体的减振器型号,并在5～60Hz的各个频段内进行了减振器测试,最终取得了良好的减振效果。     

金属橡胶光电吊舱的减振器设计研究

早期的光电吊舱安装在固定基座上,随着信息情报重要性的提高,光电吊舱安装到了飞机、舰艇、战车等动载体上,但光电吊舱的内、外框架之间采用刚性连接方式,动载体的振动直接传至光电平台上的光学负载,使光学负载侦察精度降低。本文以机载光电吊舱为例,基于振动对成像质量的影响分析,提出了光电吊舱二级减振设计方案,对内框架悬置弹性支撑解耦问题进行了分析,设计了2种新型金属橡胶减振器,有效隔离了有害的振动,使光电平台的稳定精度达到了预期目标,这一研究对信息侦察领域的发展具有重要意义。     

电磁-碰撞复合阻尼振动系统建模与实验研究

提出了一种新型电磁-碰撞复合阻尼减振方法,通过理论推导,分别建立振动系统在碰撞阻尼和电磁-碰撞复合阻尼作用下的振动力学模型。通过搭建减振实验平台,分别测得相同初始位移激励下的自由振动、加碰撞阻尼的振动以及加电磁-碰撞复合阻尼的振动曲线,验证了理论计算的正确性。实验结果表明:与无碰撞振动相比较,振动系统能够在加碰撞阻尼和加电磁-碰撞复合阻尼两种条件下加快减小振动的振幅,其中加电磁-碰撞复合阻尼条件下振幅的衰减速度最快。实验结果验证了这种新型电磁-碰撞复合阻尼能够有效的提高衰减振动的效率。     

空间桁架复合结构的阻尼减振分析与试验研究

为了解决桁架复合结构振动响应过大,光电学仪器可能发生失效的问题,利用在桁架管壁和箱体面板上敷加粘弹性约束阻尼层的方法对整体结构进行减振。采用有限元分析软件Nastran对原结构和敷加粘弹性约束阻尼层的桁架复合结构进行给定工况下的振动特性分析,得到了桁架复合结构指定位置的振动加速度响应曲线。以阻尼因子大小作为减振效果评价指标,通过对粘弹性约束阻尼层的厚度进行优化和对比分析,最终得到了最优的粘弹性约束阻尼层设计参数。试验结果表明,粘弹性约束阻尼层对于空间桁架复合结构具有良好的减振效果,试验数据和仿真结果一致,减振方案切实可行。     

惯性平台阻尼减振设计及性能分析

为减小惯性平台振动响应，采用阻尼减振方法进行减振设计。以天然橡胶为阻尼材料，铝合金板为约束层设计了三种不同阻尼层厚度的减振方案，通过对减振前后惯性平台进行谐响应分析考查了阻尼层厚度对减振效果的影响。计算分析表明，在感兴趣的频率范围内，阻尼层厚度对振动响应最大的Z向振动影响很小，对X和Y向振动响应影响较大，综合考虑减振及侧向稳定问题后，建议选择阻尼层厚度为1．0mm的方案2作为该惯性平台减振设计方案。     

宏微定位平台运动切换减振问题研究态势

高速高精密定位平台是微电子制造装备领域的核心部件,决定着微电子产品的性能与质量.近年来,宏微复合定位平台技术得到了快速发展,高速度与高精密度等性能不断提升,然而,运动切换环节的振动问题也日益凸显,成为制约宏微定位平台进一步发展的瓶颈.基于此,首先对当前国内外宏微定位平台及其运动切换环节振动问题的研究现状进行介绍,继而分别介绍与分析了宏微定位平台系统的机构形式、驱动方式、导轨及其他因素对运动切换环节振动问题的影响,最后对目前运动切换减振方法进行概述,重点提出基于压电陶瓷的新型减振方法,以期对未来宏微定位平台运动切换的减振研究提供一定的参考作用.     

汽车双层隔振系统的简谐振动隔离及参数优化

对汽车双层隔振系统的简谐振动隔离进行了深入研究,建立了含Ruzicka隔振器的汽车双层隔振系统的垂向振动模型,推导出隔振系统的绝对传递率公式.分析隔振系统动力参数对传递率的影响,应用MATLAB软件对双层隔振系统进行参数优化,确定了系统的最优阻尼比.结果表明:含Ruzicka隔振器的双层隔振系统隔振效果优于简单双层隔振系统.     

基于压电摩擦阻尼的四参数隔振系统等效建模与频变阻尼特性分析

在轨卫星搭载的高精度有效载荷对环境微振动异常敏感,从而对隔振系统的振动衰减性能提出了更高的要求。传统两参数被动隔振系统提高隔振性能时,常采用添加定常阻尼进行能量耗散的方式,但存在低频共振峰抑制与高频快速衰减不能兼顾的固有矛盾问题。为了解决这一问题,一种能够实现阻尼特性基于频率变化的四参数隔振系统被提出,采用归一化方法建立其系统传递率与等效阻尼理论模型,并与两参数和三参数隔振系统进行对比分析。基于四参数系统的频变阻尼等效理论,设计一种基于压电陶瓷致动器产生摩擦阻尼的具象化四参数隔振系统,考虑非线性摩擦阻尼的融合问题,并分析中间等效质量参数对阻尼频变特性的影响规律,最后对其频变阻尼特性和隔振性能进行了仿真与实验验证。结果表明：时域上,四参数隔振系统对随机信号的隔振率达到91.1%;频域上,相较常值小阻尼系统,四参数隔振系统在低频共振处的峰值性能提升5.46dB,且高频段保持相近的快速衰减,表现出低频大阻尼、高频小阻尼的频变阻尼特性。仿真与实验结果均表明,系统能够解决被动隔振系统中存在的高低频隔振性能之间的矛盾问题。     

基于有限元法的某机载雷达频综器减振设计

基于有限元分析方法,对某机载雷达频综器进行减振设计。通过模态分析、随机振动分析分别得到频综器的固有频率、整体应力水平和载机环境下振动敏感位置的振动响应。基于分析结果和减振理论,确定减振系统需要的系统固有频率和振动传递率,并据此进行隔振器的选型。通过试验对所选隔振器的减振性能进行了评估,验证了减振设计的可行性。     

Reduction of vibrations of passively-isolated ultra-precision manufacturing machines using mode coupling

Ultra-precision manufacturing (UPM) machines are used to fabricate and measure complex parts having micrometer-level features and nanometer-level tolerances/surface finishes. Therefore, random vibration of the machine due to ground excitations and residual vibration stemming from onboard disturbances must be mitigated using vibration isolation systems. A long-standing rule of thumb in vibration isolation system design is to locate the isolators in such a way that the vibration modes of the isolated machine are decoupled. However, prior work by the authors has demonstrated that coupling vibration modes of passively-isolated UPM machines could provide conditions for drastic reduction of residual vibrations compared to decoupling. The authors’ analysis was based on the restrictive assumption that the isolated machine was modally damped. The key contribution of this paper is in investigating the effect of mode coupling on the residual vibrations of UPM machines with non-proportional (NP) damping—which is more realistic than modal damping. It also analyzes the effects of mode coupling on the reduction of ground vibrations (i.e., transmissibility). The analyses reveal that, even though NP damping changes the vibration behavior of the machine compared to modal damping, mode coupling still provides ample opportunities to reduce residual vibration and transmissibility. Guidelines for properly designing a UPM machine to best exploit mode coupling for vibration reduction are provided and validated through simulations and experiments. Up to 40% reduction in residual vibration and 50% reduction in transmissibility are demonstrated.     

基于谐波平衡法的非线性低频隔振系统振动特性研究

针对非线性低频隔振系统振动响应和振动传递率进行理论研究。基于非线性弹性元件的载荷－位移试验数据建立了非线性低频隔振系统的动力学模型和动力学方程。借助谐波平衡法对该非线性动力学方程进行近似求解,得到该非线性低频振动系统的一次谐波位移响应和振动传递率的近似表达式。分析了不同系统参数对振动传递率和曲线族骨架形状的影响,并对这种影响产生的原因进行了解释。理论结果与试验结果对比显示,当该非线性低频隔振系统工作在有效隔振频段内时,两者吻合良好。     

Evaluation of transmissibility for a class of nonlinear passive vibration isolators

In this study, the concept of Output Frequency Response Functions (OFRFs) is applied to represent the transmissibility of nonlinear isolators in frequency domain. With the OFRFs estimated from numerical simulation responses, an explicit analytical relationship between the transmissibility and the nonlinear characteristic parameters is derived for a wide class of nonlinear isolators that have nonlinear anti-symmetric damping characteristics and a comprehensive pattern about how the nonlinear damping characteristic parameters might affect the force and displacement transmissibility is built for the vibration isolators. The results reveal that it is reasonable to analyze the force and displacement transmissibility of the nonlinear isolators by simply investigating the fundamental harmonic components of the force and displacement outputs of the nonlinear isolators, and the introduction of a nonlinear anti-symmetric damping into vibration isolators can significantly suppress both the force and displacement transmissibility over the resonant frequency region, but has almost no effect on the transmissibility at non-resonant regions. These conclusions are of significant importance in the analysis and design of the nonlinear vibration isolators with nonlinear anti-symmetric damping.     

机载光电平台隔振系统振动耦合分析

为避免载机线振动耦合为光电平台角振动,减小角振动对成像质量和指向精度的影响,对机载光电平台隔振系统进行了分析与研究。针对以往单自由度振动模型仅能分析线振动衰减,无法分析线振动与角振动耦合的缺点,建立了隔振系统的双自由度振动模型,推导出载机线振动与光电平台角振动间的传递函数,分析了减振器刚度、阻尼参数偏差以及减振器布局不合理对振动耦合的影响,为隔振系统的设计和安装提供理论基础。结合工程实际,提出了减小光电平台隔振系统振动耦合的具体措施。     

复杂激励环境下精密隔振系统的振动传递率研究

在分析基础干扰单独作用下被动隔振系统和主动隔振系统振动传递率的基础上,定义了基础干扰和直接干扰同时作用的复杂激励环境下隔振系统的振动传递率概念,推导了复杂激励环境下被动隔振系统和主动隔振系统振动传递率的有关计算公式。系统研究了复杂激励环境下加速度反馈、速度反馈和位移反馈对隔振系统振动传递率的影响。     

卫星遥感器微振动隔离用液体阻尼隔振器

针对卫星平台的微振动,提出了具有良好高频衰减及共振峰控制性能的松驰型液体阻尼隔振器。建立了松弛型液体阻尼隔振模型,从传递率的角度分析了提出的松驰型液体阻尼隔振器与传统隔振模型的区别。使用波纹管提供刚度及密封,基于小孔阻尼结构形式,设计了松弛型液体阻尼隔振器并求解了系统的阻尼因子。对所设计的隔振器进行了传递率测试,结果表明,松弛型液体阻尼隔振器在共振频率处能够提供大阻尼,将共振放大倍数控制在2倍以内;在高频隔振区能提供小阻尼,100Hz衰减率超过95%,隔振性能优于传统隔振器。得到的结果和理论预测吻合较好。该项研究对松弛型液体阻尼隔振器的设计以及其在遥感器微振动隔离的应用上具有很强的指导作用。     

船舶设备半主动单层隔振系统传递特性分析

为了提高船舶动力设备单层隔振系统的隔振性能,研究半主动磁流变(magnetorheological,简称MR)阻尼器和基础质量对系统传递特性的影响规律,采用通过试验验证的改进的Bingham模型描述MR阻尼器的力学特性,建立考虑基础质量影响的二自由度无约束隔振系统的动力学模型。通过平均法得到了隔振系统主共振时的解析解,并通过数值方法验证了理论解的正确性。以力传递率为评价指标,研究了半主动隔振系统主要参数对系统主共振的影响。结果表明:基础质量增加可降低系统的固有频率及隔振区域的减振效果;MR阻尼器控制力和零力速度的增加可提升隔振性能;MR阻尼器的阻尼增加可提高共振区域的隔振效果,但降低了隔振区域的隔振效果。