超精密系统中主被动隔振技术的应用及隔振性能测试分析
振动测试与分析
振动测试与分析引言：在各行各业中，振动测试与分析是一项重要的技术，它可以帮助我们了解各种物体和系统的振动特性，以及找出潜在的问题并提供解决方案。
本文将介绍振动测试与分析的基本原理和方法，以及其在不同领域的应用。
一、振动测试的原理振动测试是通过将传感器安装在被测试物体上，测量物体在振动过程中产生的加速度或速度来获取振动信号。
传感器将振动信号转换为电信号，再经过信号放大和采样，最终得到振动波形。
常用的传感器包括加速度计、速度计和位移传感器。
二、振动测试的方法1.自由激振法：在物体上施加外力进行振动，然后测量物体的振动响应。
这种方法适用于研究物体的振动特性和固有频率。
2.强迫激振法：通过施加特定的激励信号，使物体以特定频率和幅度振动。
这种方法常用于测试物体的耐振性和振动特性。
3.模态分析法：通过激励物体的不同模态形式，测量物体不同模态的振动响应，从而研究物体的模态特性和阻尼特性。
三、振动测试与分析的应用1.机械工程领域：振动测试与分析在机械工程中有广泛的应用。
例如，在汽车工业中，振动测试可以用于测试汽车零件的耐用性和可靠性，预测零件的寿命。
在航空航天领域，振动测试可以用于测试航天器的结构强度和振动特性，以提高飞行安全性。
2.电子工程领域：振动测试与分析在电子工程领域也有重要的应用。
例如，在手机制造业中，振动测试可以用于测试手机零件的质量，确保手机在使用过程中的稳定性和可靠性。
另外，在电子设备的设计中，振动测试可以用于优化电路板的设计，减少振动对电子元器件的损坏。
3.土木工程领域：振动测试与分析在土木工程领域有助于评估建筑物和结构的安全性。
例如，在地震工程中，振动测试可以用于评估建筑物的抗震性能，预测地震情况下的结构变形和破坏程度。
此外，振动测试还可以用于监测桥梁、隧道等工程结构的安全状况。
4.生物医学领域：振动测试与分析在生物医学领域中也有应用。
例如，医学领域中常用的超声波检测技术，就是利用振动信号来获取人体组织和器官的内部信息。
振动控制技术
（A） （B）
图 6-1 积极隔振
此时，机器通过弹簧、阻尼器传到地基上的动压力
& = − kB sin(ωt − ϕ ) − cBω cos(ωt − ϕ ) FD = F + FC = − kx − cx
即 F 和 R 是相同频率，在相位上相差 力的最大值
π 的简谐力。根据同频率振动合成的结果，得到传给地基的动压 2
156
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6.4 动力减振器
6.4.1 无阻尼减振器
图 6-3 是一个无阻尼动力减振器的系统。其中由质量 m1 和弹簧 k 1 组成的系统，称为主系统；由质 量 m2 和弹簧 k 2 组成的辅助系统，称为减振器。显然，这是两自由度的无阻尼受迫振动系统。现建立该 系统的运动微分方程为
图 6-2 频响曲线
6.3 阻振
阻振方法是采用阻尼减振方法的简称， 即用附加的子系统连接于需要减振的结构或系统以消耗振动 能量，从而达到控制振动水平的目的。阻尼减振技术能降低结构或系统在共振频率附近的动响应和宽带 随机激励下响应的均方根值，以及消除由于自激振动而出现的动不稳定现象。阻尼减振有两种方式，一 类是非材料阻尼，如各种成型的阻尼器，另一类是材料阻尼，如各种粘弹性阻尼材料以及复合材料等。 目前粘贴在结构上的自由阻尼层和约束阻尼层应用很广泛。 前者利用拉伸变形来消耗振动能量， 后 者则利用剪切变形来消耗振动能量。尤其是多层约束阻尼层，往往较之前种方法更为有效。如美国 F-4 战斗机的武器发射装置的中央腹板由于宽带激励下的多模态共振而迅速破坏。粘贴了多层约束阻尼层 后，由于在其工作温度条件下的多个模态上都提供了一定的损耗因子，解决了这种振动疲劳造成的破坏 问题。 复合材料由于它具有重量轻、刚度大、强度高的优点已被广泛地应用于各个工业部门，尤其是在航 空航天工业中得到了广泛的应用。基底材料的粘弹性能对纤维增强的复合材料有可能提供一定的内阻。 对于较大的纤维阻尼，长纤维能够提供最佳的内阻，而对较小的纤维阻尼，一般短纤维能够提供最佳的 内阻。另外，对于一些具有小阻尼的结构，当难以安装阻尼器时，利用连接处的干摩擦也可以有效地减 振。
仪器设备的减振设计及分析
仪器设备的减振设计及分析引言：随着科学技术的不断发展，各种仪器设备在科学研究、工业生产和生活中得到广泛应用。
然而，随之而来的是振动问题。
振动不仅会降低设备的性能和使用寿命，还会对其他设备造成干扰和损坏。
因此，减振设计及其分析对于维持设备的正常运行至关重要。
一、减振设计的目标和方法减振设计旨在降低设备的振动幅度，并将振动传递到周围环境中。
减振设计的首要目标是使设备稳定工作，避免对其他设备和结构造成损害。
减振设计的方法主要有以下几种：1.选择合适的材料：合适的材料对减振设计至关重要。
一般情况下，柔软的材料能够吸收振动能量，减少振动的传递。
2.采用隔振技术：隔振技术是通过隔离垫、弹簧、气垫等方式将设备与基础隔离，减少振动的传递。
常见的隔振方式有密封隔振、悬吊隔振等。
3.设计合理的结构：设备的结构设计对于减振效果有很大的影响。
合理的结构设计可以减少振动的产生和传递，提高设备的稳定性。
二、减振设计的分析方法减振设计分析是针对设备进行的振动特性分析和减振设计的过程。
通常包括以下几个方面的内容：1.基础振动分析：基础振动分析是减振设计的基础，通过对设备与基础的动力学相互作用进行分析，确定设备在使用过程中的振动特性。
2.振动测量与分析：通过振动测量仪器对设备的振动信号进行采集和分析，了解设备的振动频率、振动幅度等特性参数。
3.动力学模态分析：动力学模态分析是基于振动测试数据进行的，通过提取设备的模态参数，分析设备动态特征和振动模态。
4.动力学优化设计：根据动力学模态分析结果，对设备的结构进行优化设计，降低振动的传递和振幅。
5.减振方案评估：对设计的减振方案进行评估，包括减振效果、成本、施工难度等因素的考虑，选择最佳的减振方案。
三、减振设计应用案例1.高速列车的减振设计：高速列车在高速运行过程中会产生大量的振动，对车厢和乘客都会造成不利影响。
通过合理选择材料、隔振技术和优化车体结构等方式，可以有效地减少列车的振动，提高行车的平稳性和乘坐舒适度。
现代控制理论大作业-基于MATLAB的机床主动减振系统仿真
1背景1.1机床被动隔震系统超精密机床是实现超精密加工的关键设备，而环境振动又是影响超精密加工精度的重要因素。
为了充分隔离基础振动对超精密机床的影响，一般采用弹簧阻尼减震器作为隔振元件，如图1.1所示，弹簧阻尼减震器对超精密机床隔离基础振动有一定的效果，但是这属于被动隔振。
图1.1机床被动隔震系统1.2机床被动隔震系统的优点1)机构简单；2)技术成熟；3)成本较低；4)可靠性较好。
1.3机床被动隔震系统的缺点1)属于被动隔振；2)隔震效果不好。
1.4机床主动隔震系统图1.2表示了超精密车床隔振控制系统的结构原理：其中被动隔振元件为空气弹簧减震器，主动隔振元件为电磁作动器。
该系统可以简化为一个单自由度振动系统，空气弹簧具有一般弹性支承的低通滤波特性，其主要作用是隔离较高频率的基础振动，并支承机床系统；主动隔振系统具有高通滤波特性，其主要作用是有效地隔离较低频率的基础振动。
主、被动隔振系统相结合可有效地隔离整个频率范围内的振动。
地基ss0图1.2 机床主动隔震系统其中：m——机床质量c——空气弹簧粘性阻尼系数k0——空气弹簧刚度系数s——机床位移s0——地基位移1.5系统性能指标闭环系统单位阶跃响应的：超调量不大于5%；过渡过程时间不大于0.5秒。
2系统建模床身质量的运动方程为：其中：pF——空气弹簧所产生的被动控制力F——作动器所产生的主动控制力a假设空气弹簧温度恒定，则被动控制力可以表示为：其中：主动控制力可近似线性化地表示为：其中：其中，电枢电流Ia满足微分方程：其中：1.性能指标：闭环系统单位阶跃响应的：超调量不大于5%；过渡过程时间不大于0.5秒（ =0.02）2.实际给定参数：某一车床的已知参数3.开环系统状态空间数学模型的推导过程： 对式0y s s =-两边求二次导，.....011()({1[/()]})n p a r r r e e e a y s F F c y k y p V V A y A k I m m==-+=-++-++对上式再求一次导，()01e a y cy k y k I m η=-+++其中1/()r r r e ep V V A y A η⎧⎫''⎡⎤=-+⎨⎬⎣⎦⎩⎭则I a=−my +cy +k 0y+ηK a，又由I a=−my +cy +k 0y+ηK a,代入Li̇a +RI a +E (I a ,ẏ)=u(t)00(,)()a e emy cy k y my cy k y LR E I y u t k k ηη++++++--+=，即Lmy ⃛+(Lc +Rm )ÿ+(Lk 0+Rc )ẏ+Rk 0y +Lω+Rω−k 0E (I a ,ẏ)=−k e u(t)令状态变量为x 1=y,x 2=ẏ,x 3=ÿ，得系统开环的状态方程为：1223003123e x x x x Rk Lk Rc k Lc Rm x x x x uLm Lm Lm Lm ⎧⎪=⎪=⎨⎪++⎪=----⎩ 于是状态空间表达式为：[]1122003312301000010100e x x x x uRkLk Rc x k Lc Rm x Lm Lm Lm Lm x y x x ⎧⎡⎤⎡⎤⎪⎢⎥⎢⎥⎡⎤⎡⎤⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=+⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥++⎪⎣⎦⎣⎦----⎢⎥⎢⎥⎨⎣⎦⎣⎦⎪⎪⎡⎤⎪⎢⎥=⎪⎢⎥⎪⎢⎥⎣⎦⎩代入系统参数，用MATLAB 求解得： 系统矩阵A 为：.[]112233123010000103157.8910.53315.798.60100x x x x u x x x y x x ⎧⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=+⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥----⎪⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎨⎡⎤⎪⎢⎥⎪=⎢⎥⎪⎢⎥⎪⎣⎦⎩3稳定性分析3.1李雅普诺夫第一法：用eig()函数，求得系统特征值为3个特征值均有负实部，故系统是稳定的。
车载设备隔振设计方法探讨
车载设备隔振设计方法探讨摘要：分析了道路运输时车厢内部振动环境特点，提出了车载设备的隔振安装方法，以某型车载设备为例，测试了设备载荷工况，设计了隔振安装系统，实验室环境及跑车试验对隔振系统进行了测试分析，具有较强工程指导意义。
关键字：车载设备随机振动隔振设计Discussion on Design Method of Vibration Isolation for Vehicle-borne EquipmentSu Bo（China Aircraft Strength Research Institute xi'an 710065）Abstract:The vibration condition of road transportation is analyzed, and the vibration isolation installation method of vehicle-mounted equipment is put forward. Taking a certain vehicle-mounted equipment as an example, vibration conditions under various road conditions were tested, the vibration isolation installation system is designed, and We studied the vibration characteristics of the system in the laboratory environment and the actual environment, which has strong engineering guiding significance.Key word：vehicle-mounted equipment；random vibration；vibration isolation design苏渤（1985.2-），男，汉族，陕西西安人，主要从事振动与噪声控制技术研究。
KZ-28型可控震源高精度隔振系统研究
KZ-28型可控震源高精度隔振系统研究李淑清;王亮亮;陶知非;宋云峰【摘要】在分析 KZ-28型可控震源隔振系统的结构和工作原理基础上，建立了被动隔振系统的物理模型，对可控震源被动隔振系统进行了仿真研究。
构建了基于单片机的反馈控制混合隔振系统实验平台，实验表明，实验平台在2∼6,Hz 低频干扰下的主动隔振效率大于80%。
混合隔振系统的实验研究可为可控震源混合隔振系统的实际应用提供依据和参考。
%Based on the analysis of the KZ-28 vibroseis vibration isolation system's structure and principle of working,a physical model of a passive vibration isolation system was established,and simulation was conducted on the passive vibra-tion isolation system of the vibroseis. The experiment platform of an hybrid vibration isolation system was constructed with a single chip microcomputer. Experiments show that the efficiency of the active vibration isolation is over 80%in 2,Hz to 6,Hz frequency range. Experimental study of hybrid vibration isolation system has provided the theoretical basis and reliable tech-nical guarantee for the application of the hybrid vibration isolation system of the vibrator.【期刊名称】《天津科技大学学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P58-62)【关键词】可控震源;仿真研究;主动隔振;隔振效率【作者】李淑清;王亮亮;陶知非;宋云峰【作者单位】天津科技大学电子信息与自动化学院，天津 300222;天津科技大学电子信息与自动化学院，天津 300222;东方地球物理公司，涿州 072750;天津科技大学机械工程学院，天津 300222【正文语种】中文【中图分类】TE19可控震源是陆地油气勘探中采用反作用原理激发地震波信号的一种大型勘探设备，它能够产生振幅恒定、频率连续变化的地震信号[1]．通常可控震源隔振系统为被动隔振系统，主要隔离发动机以及液压系统等产生的振动干扰对激发信号的影响，KZ–28型可控震源在激发频率 6～250,Hz范围内的被动隔振效率基本能够满足地震勘探的激发需要．但是，因为低频率信号(6,Hz以下)具有的波长属性、对一些高速地质体良好的穿透性以及与流体识别有关的特殊属性，所以采用低频信号是未来地震勘探震源激发信号发展的一个趋势[2-3]．由于被动隔振系统的固有频率不能无限制降低，在低频范围内隔振效率还远不能达到要求，因此影响油气勘探的地质效果．本文在分析现有可控震源隔振系统的基础上，研究了混合隔振系统并进行了实验，以期提高对低频干扰的隔振效率，为混合隔振系统在可控震源上的应用提供理论依据和技术保证．1 可控震源被动隔振系统1.1 系统结构可控震源的激振部分称为振动器，车体通过隔振系统压在振动器之上，与其(半)柔性连接，车体本身就作为反作用原理中的静载压重质量存在．大载荷的压重可以保证振动器在振动过程中与地面的耦合，最大限度地减少在向地下传递激发能量过程中的能量损失与激振信号畸变[4]．KZ–28型可控震源被动隔振系统实物及结构见图 1．其工作过程为：通过提升液压缸将平板压在地面上，振动器产生的振动力通过平板向下传输到地面形成地震波，液压缸反向向上的力会通过框架作用于车体．隔振系统要隔离振动器产生的振动对车体的影响，同时避免可控震源车体、发动机、气路、液压等系统产生的干扰噪声对激振信号产生影响．通过隔振系统的振动隔离作用，达到使震源的振动与车体振动相隔离的目的，最大程度地把振动器产生的相干振动能量传入地下．图1 可控震源被动隔振系统Fig.1 Passive vibration isolation system of vibroseis1.2 隔振效率计算相比炸药震源、电火花震源、落锤震源等引起的脉冲地震信号，可控震源产生的激励信号时间长，且为均衡振幅的连续扫描振动信号，其频率可以人为调节，频域宽、能量强、激发过程安全、对周围环境危害小、作业效率高[5]．当震源车连续激振工作时，车体以激振频率振动．激振频率与可控震源车的固有频率相同时，系统会发生共振，如果没有阻尼，振幅将无限增大．一个单自由度弹性系统的固有频率为式中：fn为固有频率，Hz；k为弹簧刚度，N/m；m为质量，kg．空气弹簧的刚度为式中：k为空气弹簧的刚度，N/m；F为弹簧受力，N；X为弹簧变形量，m；p为工作腔压力，Pa；As为有效面积，m2．所研究的可控震源使用了8个空气弹簧作为隔振装置，弹簧充气压力为0.5,MPa，单个空气弹簧的刚度为2.643×105,N/m，车体最大载荷压重质量为28×103,kg，该震源车系统固有频率为[6]可控震源激振频率的范围为 6～250,Hz，因此可计算出其隔振效率η．式中：f为激振频率，Hz；fn为系统固有频率，Hz．由计算结果可以看出，在 KZ–28型可控震源激振频率范围内，隔振系统的理论隔振效率在 94%以上，能够较好地隔离干扰噪声，避免影响信号输出和车体的疲劳损坏．1.3 仿真实验可控震源隔振系统利用单自由度弹性–质量系统进行被动的隔离平板的振动干扰．根据震源的工作原理，其结构可以表示为图2的物理模型[7]．图2 可控震源隔振系统物理模型Fig.2 Physical model of vibration isolation system系统的理论运动方程为式中：f(t)为车体受到的振动干扰力．模型中 Ft为不确定性的低频动载荷．假设初始状态为 0，对式(3)拉普拉斯变换得到以干扰激励为输入、以振动位移为输出的传递函数干扰激振力是随机的，不容易测量，但是可以转换为由干扰振动引起的平板振动位移表示．设平板的位移为 Xs，车体的位移为 X，由牛顿定律可得车体运动方程为根据上述车体的运动方程和传递函数可画出Simulink隔振仿真框图，如图3所示[8]．图3 被动隔振系统仿真框图Fig.3 Simulation diagram of passive vibration isolation system空气弹簧的阻尼比ξ = 0.01，单个空气弹簧的阻尼为8个空气弹簧的阻尼和为13.76,kN·s/m．将震源车的质量m和空气弹簧参数代入式(4)，可得系统传递函数的表达式在固定频率和随机信号 2种情况下分别进行系统仿真，结果见图 4．其中固频激励信号为()xt=2sin(12π π/6)t+ ，即频率为6,Hz的激振信号．仿真结果表明，在可控震源的正常工作频率范围内，激振平板的振动力只有很小的部分传输到了车架上，隔振系统的隔振效率大于 90%，能够保证正常施工．当振动频率提高时，传输的力将更小，所以车架和控制室受到的振动影响很小．在实际测试中发现，当震源发生低于 6,Hz的激振信号时，可控震源系统的隔振效果将大大降低，主要的原因是在理想状态与实际状态之间存在一个不确定因素——车体对平板施加的低频扰动力 Ft，其与隔振系统有关，当激发频率 f≫fn时 Ft 可以忽略不计，成为理想状态，否则 Ft不能忽略，此时若据图 2建立模型就存在误差．为保证震源在低于 6,Hz的干扰频率范围内能够有较高的隔振效率，本文研究了混合隔振方法，并进行了实验．图4 被动隔振系统的仿真结果Fig.4 Simulation curve of passive vibration isolation system2 混合隔振系统2.1 混合隔振方法为深入研究 6,Hz以下可控震源隔振方式，提高KZ–28型可控震源被动隔振系统在低频范围内隔振效率，提出混合隔振系统的方案．针对可控震源被动隔振系统安装的8个空气弹簧，混合隔振系统采用8个作动器与空气弹簧并联，安装位置和空气弹簧一致．传感器检测车体的扰动信号反馈给控制系统，由单片机采用 PID控制算法计算并发出控制指令，控制作动器输出与干扰方向相反的力，抑制干扰振动．2.2 实验研究可控震源车身质量达到28,t，若采用实物进行实验需要安装承载质量大的作动器，价格昂贵，所以模拟震源车搭建了实验平台，采用反馈控制的方法实现混合隔振，以验证其对低频干扰的隔振效果．以激振器(J–2型)模拟震源车的振锤，敲击底板产生振动干扰；以螺旋弹簧为被动隔振元件，并且安装振动主动控制的作动器(JZQ–2型)，组成一个混合隔振实验平台，如图5所示．图5 混合隔振系统实验平台Fig.5 Experimental platform of the hybrid vibration isolation system实验系统由数据实时采集、调理转换、显示存储以及控制执行等部分组成．实验系统的主控制器为ATmega128单片机，传感器为KISLTER 8276A型压电加速度传感器，A/D 转换器选用 DEWE–MDAQ–PCI–16型，由动态信号分析模块DeweSoft实时显示和存储采集的数据．由于PID控制可靠而稳定，控制算法可移植性强、鲁棒性好，所以系统采用 PID控制算法[9]．激振器产生的不同频率干扰通过底板传递给上板，传感器采集振动信号，经信号调理和A/D转换后将信号传递给控制系统，控制系统数据处理后输出控制作动器的电流信号，通过功率放大器使作动器产生抑制振动干扰的力，从而达到减振目的．动态信号分析仪能够实时显示传感器采集的振动信号并且存储数据，便于隔振效率的计算和系统控制参数的改进．混合隔振系统的工作原理见图 6，系统工作流程见图7．图8是干扰频率为22,Hz时的系统隔振曲线，被动隔振效率达到 90%，采用混合隔振的效率略有提高，主动隔振基本不起作用．因此重点研究低频条件下的系统隔振问题，采用混合隔振的方式，达到抑制低频干扰的目的．图6 混合隔振系统工作原理图Fig.6 Diagram of the hybrid vibration isolation system图7 混合隔振系统控制流程图Fig.7 Flow chart of the hybrid control system 图8 干扰频率为22,Hz时的隔振曲线Fig.8 Vibration isolation graph with interference frequency of 22,Hz针对低频微振动，实验测试了 6,Hz以下的振动频率，结果见图9．图9(a)是干扰频率为5.8,Hz时的被动隔振和混合隔振曲线．从采样值得到：被动隔振信号的峰–峰值 A1为 2.788,17,mm，混合隔振信号的峰–峰值A2为0.211,21,mm，所以主动隔振效率为同理可得到：干扰频率为 4,Hz时被动隔振信号的峰–峰值为 0.498,38,mm，混合隔振信号的峰–峰值为 0.094,31,mm，主动隔振效率为 81.08%；干扰频率为2,Hz时被动隔振信号的峰–峰值为 0.622,89,mm，混合隔振信号的峰–峰值为0.106,44,mm，主动隔振效率为82.91%．实验表明：在系统干扰频率较高时的被动隔振效率较高，已经能够满足系统工作要求，此时增加主动隔振系统后的作用不是很大；在低频范围内(6,Hz以下)混合隔振系统比被动隔振系统的隔振效率明显提高，干扰频率在2,Hz以上时的隔振效率大于80%，优于国内现有可控震源隔振系统的相关研究成果．因此，本实验采用混合隔振抑制低频干扰的方案合理，数据指标达到要求．图9 低频干扰时的隔振曲线Fig.9 Vibration isolation graph with low frequency interference3 结语KZ–28型可控震源是目前国内最先进的勘探设备，对6,Hz以上干扰的被动隔振效率达到90%，但是其不能准确地激发 6,Hz以下的信号．为了提高其在干扰频率6,Hz以下时的隔振效果，本文建立了可控震源隔振系统的物理和数学模型并进行了仿真研究；针对低频振动的干扰，采用了混合隔振方法，并搭建了实验平台．实验表明：混合隔振系统在 2～6,Hz低频段的主动隔振效率达到 80%以上，隔振效果明显．在石油勘探的信号激发过程中，采用混合隔振技术不仅可以减少设备因机械振动造成的损害，提高设备的使用寿命，更重要的是可以提高激发信号的准确性，保证石油勘探后期分析的效果．此研究成果有望在新型可控震源抑制低频干扰中得到应用．参考文献：［1］陈祖斌，林君，于生宝，等. 轻便浅层地震可控震源的研制[J]. 仪器仪表学报，2003，24(3)：311–314.［2］陶知非，苏振华，赵永林，等. 可控震源低频信号激发技术的最新进展[J].物探装备，2010，20(1)：1–5.［3］陶知非，赵永林，马磊．低频地震勘探与低频可控震源[J]. 物探装备，2011，21(2)：71–76.［4］弢姜，林君，陈祖斌，等. 相控震源对水平层状地下介质的高信噪比检测[J]. 仪器仪表学报，2006，27(11)：1369–1372.［5］ Claudio B. 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3-SPR并联机构的隔振性能分析验证
关键词:３－ＳＰＲ 并联机构ꎻ稳定平台ꎻ位姿约束方程ꎻ运动学分析ꎻ主动隔振
中图分类号:ＴＨ１２２ 文献标志码:Ｂ 文章编号:１６７１￣５２７６(２０２２)０１￣００７０￣０５
Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ３ － ＳＰＲ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ
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设在全局坐标系{ Ｕ} 中原点 Ｏ２ 距离原点 Ｏ１ 的高度为
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图 ２ ３－ＳＰＲ 机构简图
如图 ２ 所示ꎬ矢量 Ｌ１ 、Ｌ２ 、Ｌ３ 分别表示 ３ 个支链的方
êë ｃ３１
ú
ï
ｃ３２
ｃ３３
û ïîＢ ｚ２ ïïþ
ìïｒ ａ( ｃαｓγ＋ｓαｓβｃγ)
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(５)
í ｒ ａ( ｃαｃγ－ｃβｃγ－ｓαｓβｓγ) ý
２
ï
ï
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ï
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n3
计算可得 ６ 个自由度参数的函数关系ꎮ
过计算可得 ３－ＳＰＲ 并联机构的位姿约束方程:
rb
M2
O2
参数的相对函数关系ꎬ即位姿约束方程ꎮ 分析该并联机构
Ｕ
Ｐ
减振与隔振的概念
一、减振与隔振的概念减振是工程上防止振动危害的主要手段。
减振可分为主动减振和被动减振。
主动减振是在设计时就考虑消除振源或减小振源的能量或频率，在精密仪器、航空航天设备、大型汽轮发电机组及高速旋转机械中应用较多，但费用昂贵，普通工程机械中应用较少。
被动减振有隔振和吸振等。
隔振又可分为主动隔振和被动隔振。
为了防止或限制振动带来的危害和影响，现代工程中采用了各种措施，归纳起来有以下几条原则：1．减弱或消除振源（主动减振）这是一项积极的治本措施。
如果振动的原因是由于转动部件的偏心所引起的，可以用提高动平衡精度的办法来减小不平衡的离心惯性力。
对往复式机械如空气压缩机等也需要注意惯性力的平衡。
2．远离振源（被动隔振）这是一种消极的防护措施。
如精密仪器或设备要尽可能远离具有大型动力机械、压力加工机械及振动机械的工厂或车间，以及运输繁忙的铁路、公路等。
3．提高机器本身的抗振能力（主动减振）衡量机器结构抗振能力的常用指标是动刚度，动刚度在数值上等于机器结构产生单位振幅所需的动态力。
动刚度越大，则机器结构在动态力作用下的振动量越小。
4．避开共振区根据实际情况尽可能改变系统的固有频率（主动减振）或改变机器的工作转速（被动减振），使机器不在共振区内工作。
5．适当增加阻尼（阻尼吸振）阻尼吸收系统振动的能量，使自由振动的振幅迅速衰减，对于强迫振动的振幅有抑制作用，尤其在共振区内甚为显著。
6．动力吸振（被动吸振）对某些设备上的测量或监控仪表，采用在仪表下安装动力吸振器的方法可稳定仪表的指针，提高测量精度。
7．采取隔振措施用具有弹性的隔振器，将振动的机器（振源）与地基隔离，以便减少振源通过地基影响周围的设备，这就是主动隔振或积极隔振；或将需要保护的精密设备与振动的地基隔离，使不受周围振源的影响，这就是被动隔振。
下面介绍隔振的基本理论。
被隔振的机器或设备与隔振器相比，可认为前者只有质量而不计弹性，后者是只有弹性和阻尼而不计质量，这样在只考虑单方向振动的情形下，可简化为单自由度隔振系统，如图14-16所示。