基于并联机构弱耦合设计的多维减振模拟研究

通过拓扑结构型综合设计,优选出一种用于多维减振的弱耦合6自由度并联机构,并进行了运动学位置反解分析与验证。采用多体动力学仿真方法,求解并联多维减振系统在瞬态冲击和稳态振动工况下的响应。最后用加速度振级落差评价减振性能,并对上平台响应特性进行分析。结果表明,系统在振动发生方向减振效果明显,同时在其他方向衍生振动烈度数量级较低,时域响应特性曲线平滑。     

基于3-UPU的并联机构高空平台抑振系统研究

为实现幕墙安装人机协作系统中高空平台振动抑制,针对该平台存在的多维振动特性,提出应用基于3-UPU并联机构的振动抑制装置。该机构通过改变支链长度实现动、定平台相对移动,各支链分别应用阻尼吸振装置进行能量吸收,从而减小高空作业平台的振动。为控制高空作业平台与被吸附幕墙之间作用力,建立了并联机构运动学模型和静力学模型,并计算了雅克比矩阵,进而建立等效阻尼和各支链阻尼及动平台位移之间的关系。最后,对阻尼抑振机构应用Matlab/Simulink进行仿真分析,结果显示当抑振机构的支链阻尼均为11000 N·S/m时,振动响应大约0.3 s后趋于稳定,该减振机构对冲击振动衰减效果明显,可以显著提高高空作业平台稳定性,并实际验证了并联机构抑振的有效性。     

模糊控制磁流变阻尼器与磁悬浮装置并联减振研究

针对磁悬浮装置参振质量大、刚度和阻尼低、振动幅值大时抑制振动效果差的问题,提出一种磁流变阻尼器与磁悬浮装置并联减振的方法。由于磁流变阻尼器具有非线性和滞回特性,目前的力学模型还不够精确,为此提出采用模糊控制方法对磁流变阻尼器进行控制,建立了基于TMS320LF2407A DSP的模糊控制磁流变阻尼器与磁悬浮并联减振系统。理论分析与实验结果证明,采用模糊控制磁流变阻尼器与磁悬浮装置并联减振,可以达到理想的减振效果,振动幅值可由0.48mm减小到0.16mm。     

磁流变并联减振系统半主动控制及实验

采用典型三平移并联机构3-PRRP(4r)作为主体机构,选择MR(磁流变)阻尼器替代并联机构的驱动副,建立三平移并联多维减振系统;利用Lagrange方程建立多维减振系统的数学模型,以支路速度、加速度作为反馈信号,对机构动平台进行控制;根据MR阻尼器阻尼力的产生原则,设计了自适应模糊控制器。在此基础上,建立了实验样机及减振测控系统,对系统进行减振控制实验。实验结果表明,该半主动多维减振装置结构简单、可靠性好、所采取的控制算法有效,具有良好的多维减振效果。     

航海船舶多维振动半主动控制研究

本文采用基于并联机构和磁流变阻尼器的半主动控制多维减振装置，实现对船舶航行中面临的多维振动半主动控制。对减振装置进行结构设计、系统控制模型分析和控制算法研究，并制作样机进行实验研究。样机实验结果表明，该半主动控制多维减振装置能实现船舶多维减振，且减振效果优于被动控制多维减振。     

三平移多维减振装置动力学及振动特性分析

三平移多维减振装置在工程中具有广泛的应用基础.设计了以3-PRRP(4r)三平移并联机构为主体的多维减振平台,推导了机构的位置逆解的解析式,采用拉格朗日方程建立系统的动力学模型;通过建模仿真方法,分析了系统的力学参数对其振动特性的影响及脉冲激励下系统的减振效果.结果表明,该减振装置具有明显的三维减振作用,可广泛应用于多...     

基于并联机构的车辆多维减振座椅的设计

车辆系统的振动是典型的多自由度振动,多自由度减振座椅的减振性能是乘员的乘座舒适性的关键。基于并联机构的多维运动原理,构造出一种新型的具有3自由度的汽车并联减振座椅。对该3自由度的汽车并联减振座椅的主体并联机构建立运动学模型,进行了位置理论分析,最后通过ADAMS软件建立减振座椅振动模型并进行减振性能仿真,验证了该减振座椅系统具有良好的减振效果。     

磁流变阻尼器在斜拉索减振中的应用

大跨度斜拉桥拉索的大幅振动及其控制越来越引起人们的重视，应用磁流变阻尼器进行拉索减振是一种新的探索。文中介绍在洞庭湖大桥应用磁流变阻尼器进行拉索减振的试验研究情况，得到了安装阻尼器前后拉索的动力特性，结果显示拉索系统的模态频率在安装阻尼器后增大了3％－4％，模态阻尼比无阻尼器时增大了3倍－6倍。磁流变阻尼器的减振效果经历了实际风雨振的检验，在其他拉索发生大幅振动的情况下，装有磁流变阻尼器的拉索稳定如常，其振幅减小20倍－30倍。证明该阻尼器是拉索减振的有效手段。这些对于应用磁流变阻尼器进行拉索振动控制具有一定的指导意义。     

并联机构在多维减振平台中的应用研究

介绍了将并联机构应用于多维减振平台的主体机构的意义和方法,以三平移并联机构为例,验证了并联机构应用于多维减振的可行性,并列举了部分适于做多维减振平台的多自由度机型.总之,基于并联机构的多维减振平台系统是多维减振领域里的新理念、新突破,且具有结构简单,机型紧凑,精确度高,部分或完全解耦的机型易于控制等特点,为研究多维振动的问题提供了新思路.     

船用隔离器的低频振动试验

针对船舶机械低频减振的特点,探讨了船用隔离器低频减振效果.利用磁流变阻尼器具有响应速度快、阻尼可控、功耗小、阻尼力大、动态范围广及适应面大等特点,通过将钢丝绳弹簧与磁流变阻尼器并联组合构成的新型船用隔离器.对船用隔离器的低频振动性能开展了试验研究,振动试验的激振力频率为1～15 Hz,力幅为24 kN.试验结果表明,该船用隔离器有较好的减振效果,低频段的减振效果优于传统减振元件,磁流变阻尼器的使用能够明显削弱振动的共振峰值.     

车辆并联多维减振座椅的模态分析

车辆座椅的振动是典型的多维振动。现有一种新型车辆并联减振座椅,能够提供3个自由度的减振形式。对该车辆减振座椅的主体并联机构建立动力学方程,进行了模态分析,确定了座椅系统合理的弹性系数及阻尼系数,然后用MATLAB软件绘制出车辆减振座椅的振动曲线,同时用ADAMS软件进行减振座椅的仿真分析,验证了理论分析的正确性及该车辆座椅有较好的减振性能。     

轨道车辆车体磁流变弹性体吸振器的建模与仿真

以降低城市轨道交通车辆车体的垂向振动、提高乘客舒适度为目的,根据动力吸振器理论及磁流变弹性体刚度可调的特性,设计一种并联安装在车体底部的半主动式磁流变吸振器。为保证磁流变吸振器工作性能稳定,分析磁流变吸振器的磁路结构,利用多元回归分析法拟合励磁电流对磁流变弹性体工作区磁场强度的影响关系,提出励磁电流对磁场强度的控制算法。针对城轨车辆工况变化频繁、车体振动特性复杂的特点,建立对车体宽频振动适应性强的磁流变吸振器系统,研究其对车体垂向减振特性的影响,并利用Sperling指标验证了磁流变吸振器系统的减振能力。结果表明,所设计的磁流变吸振器结构紧凑且安全性高,对车下剩余空间的利用具有合理性;所建立的磁流变吸振器系统振动频带宽,可与车体始终处于谐振状态,使车辆的运行品质时刻保持在优级。论文的工作为利用磁流变弹性体的轨道车辆车体半主动式吸振器的应用提供了参考依据。     

磁流变阻尼器对齿轮系统减振降噪实验研究

针对齿轮箱在运行中振动噪声较大的问题,提出一种将磁流变阻尼器用于齿轮传动系统的振动噪声控制的方法。搭建了齿轮减振降噪实验台,通过对轴承座和转轴的振动、以及齿轮噪声声压级的监测,实验研究了磁流变阻尼器对齿轮系统的减振降噪特性。结果表明,磁流变阻尼器能有效抑制齿轮传动系统的振动与噪声,轴承座振动加速度有效值及振动烈度的幅值降幅在50%左右,转轴轴振峰峰值降幅达55%;各频率的噪声声压级均有8 d B左右的降低。阻尼器能抑制啮合频率及其高次谐波、转频及其高次谐波等各频率下的振动噪声,实现宽频减振;且能有效保证齿轮传动系统在较宽的转速范围内平稳运行。     

空间刚柔耦合并联机构系统的频率特性分析

对空间刚柔耦合并联机构系统的固有频率特性进行分析.建立一种空间有限元梁单元新模型,基于有限元法和Lagrange 方程导出有限元梁单元的运动微分方程.通过分析动平台运动参量与运动支链间的运动关系,得到刚柔耦合并联机构系统的运动学约束条件,并由Newton-Euler方程得到系统动平台的动力学模型.根据系统的运动学约束条件和动平台的动力学模型,经过各个单元运动微分方程的有机组装,导出刚柔耦合并联机构系统的整体动力学方程.在此基础上,通过算例3-RRS刚柔耦合并联机构系统的频率特性分析,总结空间刚柔耦合并联机构系统的固有频率与机构基本参量之间的内在规律.结果显示,刚柔耦合并联机构系统的结构尺寸、支链中杆件的截面参量和材料参量等对系统的固有频率都有显著影响.研究对进一步研究刚柔耦合并联机构的动态特性和机构优化设计具有重要的指导意义.     

基于3-RPC并联机构的车辆座椅减振装置研究

针对车辆座椅存在的多维振动问题,提出一种采用3-RPC并联机构结合减振耗能元件实现多维减振的方法。首先建立减振装置多体动力学模型与数学分析模型,并应用数学模型位移输入-输出关系验证动力学模型的正确性。以动力学模型为基础,研究人-椅系统三垂直轴向加速度传递特性和冲击响应,仿真结果表明系统三轴向共振频率避开了人体敏感频段和车辆悬架及轮胎共振频率;竖直方向最大传递率为1.43,优于固定式座椅(2.08)和机械减振式座椅(1.87),水平方向减振区涵盖了车载环境激励频段,且受冲击作用时系统上平台各轴向加速度和位移峰值明显低于下平台相应值,说明该减振装置对多维稳态振动和冲击激励均具有良好的衰减性能,可显著改善车辆乘坐舒适性。     

基于索驱动的大型柔性结构振动抑制策略研究

柔性索并联机构具有工作空间大、能耗低和惯量小等优点,适用于长距离柔性桁架结构的振动主动抑制。首先提出一种四索驱动的柔性体抑振并联机构,根据闭环矢量原理和机构的几何特征,对四索并联机构进行运动学分析。接着建立四索并联机构的静力学模型,并将超长尺度柔性桁架机构的往复振动简化为梁的弯曲振动,利用振型叠加法求解外部激励作用下的强迫响应。最后针对超长尺度柔性桁架机构的振动抑制问题,提出一种基于模糊控制与PID控制相结合的控制策略,通过仿真验证所提控制策略的有效性。结果表明,所设计的柔索并联抑振系统具有明显的抑振效果,柔性桁架的振幅与振动衰减时间大幅降低,且系统的四索索力值能够在合适范围内变化。     

基于磁流变阻尼器的机床液体静压导轨主动抑振方法研究

针对液体静压导轨在高速启停及变速瞬间切向振动的问题,将磁流变阻尼器应用于机床静压导轨切向运动方向的抑振.建立了系统单自由度振动模型,基于增量谐波平衡算法,以弧长作为控制增量研究了系统的动态响应.通过数值计算发现:磁流变阻尼器抑制静压导轨的振动是可行的;阻尼器控制电流由零逐渐增大时,振动系统幅频响应由硬特性向软特性转变,...     

基于并联机构的三维动力吸振器各向同性设计及减振特性研究

针对动力机械设备的多维线谱耦合振动控制问题,提出一种基于并联机构的三维动力吸振器,它具有模块化、附加质量小等优点。构造出采用一组关节坐标刻画的动力学方程,在此基础上推导出该新型动力吸振器的模态解析解,得到动力学各向同性条件,并据此设计出一款可抑制50 Hz线谱振动的动力吸振器。探讨了该动力吸振器在动力机械设备多维线谱耦合振动控制中的有效性及优势。分析结果表明：不同于单向动力吸振器仅能抑制其自由度方向的线谱振动,新型三维动力吸振器在三个垂直方向上对50 Hz附近线谱振动的最大减振效果均高于7 dB。     

新型三平移并联机构的运动分析和工作空间分析

分析了一种新型三平移并联机构,求出其运动学正解和反解,在运动学反解的基础上系统讨论了该机构的工作空间的约束条件.提出了运用Matcom将Matlab和VC 结合起来进行混合编程的方法,得到了并联机构工作空间的形状,分析结果表明该机构具有较好的工作空间.该并联机构可广泛应用于工业装配机器人、虚拟轴并联机床和多维减振平台等领域.     

基于气动人工肌肉变刚度并联减振系统模型及特性研究

为了解决船舰等工程领域高精仪器的减振问题,提出了具有弹性阻尼和变刚度特性的并联减振系统,实现了减振系统刚度的有效调节和控制。通过系统运动学和动力学分析,结合气动肌肉数学模型,建立了并联减振系统的数学模型;利用Adams软件进行仿真,分析了脉冲激励下刚度等系统特性参数对并联减振系统的影响;搭建了实验平台,进行了实验数据与仿真数据的对比分析,证明了减振系统数学模型的正确性和变刚度减振原理的可行性,也为主动变刚度减振技术研究奠定了基础。