双层隔振系统解耦优化研究

针对某型出口内燃动车柴油发电机组动力包的双层隔振系统解耦优化问题,经分析认为,一级、二级隔振器的刚度是影响双层隔振系统解耦的主要因素。根据双层隔振系统解耦理论和解耦原则,确定一级、二级隔振器的刚度;按照公共构架、车体主要模态频率的变化范围确定一级、二级隔振器刚度的可能取值;利用Matlab编程,对可能刚度方案进行排序。以双层隔振系统12自由度综合解耦度最大、绕曲轴方向的α解耦度最大、机组的振动烈度最小和二级隔振器安装位置的动支反力最小为优化目标进行编程,来比较由解耦理论和原则确定的刚度和优化刚度的综合隔振效果。结果表明,根据隔振解耦理论和原则得出的隔振器刚度综合隔振性能较好,但不是最优的。优化的刚度方案可为实际工程提供参考。     

动力机组双层隔振系统新型隔振器设计及研究

针对某动力总成双层隔振系统,建立了将试验台的机组及构架均视为柔体的双层隔振系统仿真模型,通过模态测试验证了模型的准确性,分析了隔振器三向刚度变化对系统隔振特性的影响;基于Mooney-Rivlin模型,分析了不同开槽角度及宽度对橡胶隔振器三向刚度的影响,完成了新型隔振器设计。通过振动测试实验验证了新型隔振器对系统隔振性能的提升效果。研究表明:隔振器水平刚度变化对系统隔振性能影响不大,水平刚度降低主要引起系统振动速度及传递力响应在低频段的移频,对高频段基本没有影响;降低隔振器垂向刚度虽会在一定程度上增大系统低频段(对应机组启停工况)的振动烈度,但能够有效地降低系统中、高频段(对应机组正常运行工况)的传递力。     

子系统对动力包双层隔振系统隔振性能影响

目前对带子系统的动力包双层隔振系统子系统参数设计的研究甚少。针对这一现状,笔者采用试验的方法,分别研究了某型内燃动车动力包双层隔振系统子系统各隔振参数(隔振器总刚度、阻尼、隔振器刚度比)对其隔振性能及动态特性的影响。研究结果表明,将子系统设计成双层隔振主系统的动力吸振器,能使动力包双层隔振系统在发动机常规工况和停机或启动工况皆具备优良的隔振性能,并且隔振系统在子系统隔振器参数取较小的刚度,适当大的阻尼和合适的刚度比时能取得较好的隔振效果。     

多子系统双层隔振设计及试验验证

针对出口内燃动车采用动力包双层隔振系统这种典型紧凑结构的隔振问题,采用理论推导的方法,建立了子系统参数与系统振动特性之间的函数关系式,研究了子系统质量比、阻尼比和频率比对系统振动特性的影响规律,得到了动力包多子系统双层隔振系统的刚度参数。为了验证设计结果的正确性,对动力包进行了地面台架试验。结果表明,机组的振动烈度在各工况下均处于正常的工作状态;柴油机转速在小于1 100 r/min的范围内隔振效率在85%以上,在大于1 100r/min的范围内隔振效率均在90%以上,验证了动力包多子系统双层隔振设计的正确性。     

滑模控制在磁悬浮隔振器中的隔振特性研究

针对磁悬浮准零刚度隔振器刚度非线性强的特点，设计了滑模控制器控制磁悬浮隔振器的电磁力输出。首先基于简化的2自由度系统的仿真动力学模型在MATLAB/Simulink环境下验证了滑模控制算法对磁悬浮隔振器与常规型隔振器并联后在扫频激励工况下的有效性，对比分析了磁悬浮隔振器在一级以及二级隔振位置对于隔振系统的影响，并与传统的常规隔振系统进行了隔振效果对比。仿真结果表明：采用滑模控制算法控制磁悬浮隔振器同一级橡胶隔振器并联，增加了低频机组振动烈度，大幅度减小全频域范围构架的动反力和振动烈度，降低隔振系统传递率，对于工程实践有很好的借鉴效果。     

双层隔振系统模态匹配分析及其振动特性

针对出口内燃动车动力包的双层隔振问题,根据双层隔振系统的结构参数,建立双层隔振系统的有限元模型。对双层隔振系统进行了模态计算,掌握了系统的频率特性。根据柴油机组激振力的频率特性,定量对双层隔振系统进行模态匹配分析。对双层隔振系统进行谐响应计算,准确判断构架和机组是否发生共振,验证模特匹配的合理性。施加怠速工况下的各个激振力,对双层隔振系统进行了强迫振动计算,计算双层隔振系统的振动烈度和传递率。结果表明：双层隔振系统的隔振性能良好,能满足实际工程需求,研究结果可为实际工程提供参考。     

基于功率流的双层隔振系统参数研究

以功率流隔振理论对双层隔振系统中的参数变化对基础振动的影响进行研究。将双层隔振系统简化为多个具有四端参数的理想机械系统的双层隔振系统功率流隔振模型,推导出各机械系统的四端参数,通过编写的双层隔振系统Mat lab应用程序,计算并绘制了隔振设备质量、隔振器刚度以及中间质量块质量等参数对传递基础功率流和振动速度的影响,研究表明:参数的改变对功率流变化影响较小;改变上层隔振器刚度和中间小质量块的质量可以调节二阶共振峰值的频率,提高二阶峰值后频带的隔振效果。     

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.     

柴油机双层隔振设计参数问题

针对国内机车柴油机双层隔振设计参数问题,采用理论分析的方法分别推导了柴油机、中间质量的振幅与质量比、频率比和阻尼比之间的函数关系式,并构建了柴油机、中间质量的振幅频率响应曲面,研究了双层隔振系统参数变化对系统振动特性的影响规律。结果表明:中间质量与柴油机的质量比为0.6,可满足系统隔振、设备总质量和成本的要求;可通过柴油机和中间质量的振幅频率响应曲面选择一级隔振器刚度、二级隔振器刚度范围,为双层隔振系统隔振器刚度优化提供基础数据和理论依据。     

液阻橡胶隔振器在汽车隔振系统上的应用研究

为了解决发动机扭矩激励带来的振动噪音及路面激励带来的胎噪等问题,进而提高汽车的噪声、振动和声振粗糙度(noise,vibration and harshness,NVH)性能,将隔振系统应用在汽车的动力总成系统和行驶系统之中。对隔振系统的结构性差异进行了研究,利用仿真力学分析软件Analysis作为平台,对比分析了普通橡胶隔振器与液阻橡胶隔振器的性能特点,以振动加速度作为主要评价因子,选择了两款常见车型进行了对比测试。结果表明,液阻橡胶隔振器在受到不平路面激励时对衰减方向盘扭振的效果要优于普通橡胶隔振器,两种车型的振动加速度峰值分别下降了62%和28%;液阻橡胶隔振器具有更好的动刚度特性、阻尼角特性和振动加速度特性。     

参数变异的动力总成双层隔振系统强迫振动研究

由于机器制造、加工及材料本身物理特性的不确定性导致双层隔振系统实际为不确定模型。基于快速摄动法推导了参数变异对双层隔振系统的激振、传递率、动反力及机组振动烈度的影响关系式,分析了参数变异的影响规律,并采用蒙特卡洛法进行了验证。研究表明,功率修正误差对倾倒力矩影响最大,回转质量误差对离心惯性力及力矩影响最大;而双层隔振系统动反力受参数变异影响最大,其中两级隔振装置转动惯量及刚度参数占主导因素。     

动力机组双层隔振系统半主动模糊控制

针对内燃动车动力机组宽频振动特性确立双重优化目标，以磁流变阻尼器为执行器，提出一种兼顾系统稳定性和隔振效率的半主动模糊控制策略，并建立动力机组多刚体半主动控制系统进行效果验证。研究结果表明：基于半主动模糊策略控制的双层隔振系统在包括功率均衡和非均衡工况在内的宽频范围内均具有良好的隔振效果。在低频段内，该混合模糊控制系统振动烈度和力传递率与弹簧定阻尼隔振器系统基本相同；在高频段内，其振动烈度和力传递率更小，隔振性能更优，能够实现全工况的有效振动控制。     

多子系统双层隔振实验台设计

动力包双层隔振系统除机组外还有静压泵和空空冷却装置的隔振,从而构成了典型的多子系统双层隔振系统,其隔振设计将直接影响动力包结构部件的工作寿命和动车的乘坐舒适性。为研究多子系统双层隔振系统的隔振设计方法,以内燃动车动力包隔振系统设计为对象,设计了一种多子系统双层隔振实验台,重点对公共构架、安装支架等进行了结构设计;并利用ANSYS软件对安装支架进行了动态性能分析;通过虚拟装配设计保证了结构部件之间不存在装配干涉;最后对加工完成的实验台进行了测试,结果表明实验台隔振效果明显。可对多子系统双层隔振系统的隔振设计进行实验研究。     

颗粒阻尼双层隔振系统减振特性试验研究

为了对颗粒阻尼双层隔振系统进行全面减振效果评价,提出一种全新的减振效果评价方法。该评价方法将颗粒阻尼双层隔振减振效果指标定义为双层隔振振级落差与颗粒阻尼插入损失之和。通过试验测量颗粒阻尼双层隔振系统在不同振动环境下的下层基座、中层筏架和上层机组加速度信号,利用该评价方法进行试验分析。试验结果表明:颗粒填充率为70%时减振效果最好,共振频段减振率达到33%;颗粒阻尼全面提高了双层隔振系统的减振特性。试验结果验证了该评价方法的有效性。     

空间光学载荷探测器组件抗冲击隔振设计

针对广角极光成像仪整机Z向冲击试验后探测器损坏的问题,提出在镜头组件与头部框架间设置隔振器的解决方法。首先,确定隔振方案为被动局部隔振;然后,从材料、刚度和安装方式等方面完成金属橡胶隔振器的设计。接着,运用有限元方法对结构进行模态分析和冲击载荷响应仿真分析。最后,对广角极光成像仪整机产品进行了力学实验,实验结果与仿真分析结果一致。实验结果显示:安装隔振器后,探测器位置测点的正弦振动加速度响应最大降低了26.2%,随机振动加速度响应最大降低了72%,冲击加速度响应最大降低了48%,说明该隔振器具有显著的减振效果。在实验完成后对产品进行检测,发现产品并无异常,说明结构设计满足要求。     

磁流变弹性体变刚度隔振系统的设计与仿真分析

磁流变弹性体兼有磁流变液和弹性体的优点,其剪切模量可由外加磁场控制,在振动控制等方面具有广阔的应用前景。现有的隔振系统中隔振器刚度一般都是固定值,这使系统的隔振效果有局限性,对较低频率振动,尤其是共振时的隔离效果很差。提出了将可调刚度的磁流变弹性体隔振器用于隔振系统中．通过改变隔振器的线圈电流大小来控制磁流变弹性体的剪切模量,进而调整隔振系统的刚度,使系统获得更宽的隔振频率范围。设计了隔振器的结构,基于SimuLink软件对系统的隔振效果进行仿真分析．表明了设计的有效性．     

双层隔振系统有限元建模方法探讨

双层隔振系统能大幅度地降低动力机械的振动而得到了广泛应用。内燃动车柴油发电机组双层隔振系统建模的精度直接影响到隔振性能和支撑机组的公共构架的静强度问题,对双层隔振系统公共构架和机组的建模中单元属性的设置、网格划分、静强度计算中应力集中以及建模方式问题进行探讨。结果表明:隔振器的等效方式和圆弧的处理方式能最大程度地消除局部应力集中,模态计算中单元属性的设置至关重要。建模方法可为类似结构双层隔振系统的有限元建模分析提供参考。     

柔性基础上金属橡胶非线性隔振系统性能分析

根据柔性基础结构振动声辐射的控制需求,提出了柔性基础上应用金属橡胶隔振器的被动隔振方法。运用ADAMS软件与有限元软件结合,仿真了基础材料、隔振器一次线性刚度、三次非线性刚度、粘性阻尼等参数改变时隔振系统的频域特性,得到了设备与基础的幅频响应曲线和系统的振级落差曲线,通过结果曲线的对比,分析了不同参数对系统隔振性能的影响,并提出了提高隔振效果、优化系统参数的一般方法。     

柔性基础非线性隔振系统动力学特性分析

建立了隔振对象-非线性隔振支承-柔性基础组成的耦合系统的一般性动力学模型,研究了应用振动功率流对非线性隔振系统进行效果分析的计算方法,给出了动力学方程初值问题表达式;并且基于Runge-Kutta法以某小型无人机的发动机隔振系统为算例,对几种非线性隔振器的隔振效果进行了数值仿真和分析。研究表明并联刚度隔振器和分段线性隔振器可有效减少隔振系统功率流的传递。     

分布参数双层隔振系统建模及其振动传递特性

从振动能量传递观点及工程实际隔振设计的角度出发,建立了中间连续筏体和中间分散质量两类双层隔振系统的解析模型。考虑连续筏体、隔振器及安装基础的分布参数特性,基于导纳矩阵理论对两类双层隔振系统的动态特性传递方程进行了理论推导。以功率流为价值函数揭示了系统振动传递机理并阐述了实际双层隔振设计需遵循的一般规律。实例研究表明：力矩激励在隔振系统能量传输中扮演着重要角色,应尽量减少力矩扰动带来的能量注入;在能耗效率及安装空间允许条件下,适当放大中间质量可获得更佳的隔振效果;中间筏体的柔性、隔振器的分布参数特性以及安装基础的非刚性因素使得中高频隔振性能恶化,采用中间分散质量方案可有效避免筏体柔性模态影响,并能显著降低隔振器驻波同柔性筏体模态间的耦合交互引起的能量峰值。