低频、超低频车载超稳平台的研究

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1、硕士学位论文低频、超低频车载超稳平台的研究THERESEARCHONVEHICLE-ULTRAPLATFORMWITHLOWFREQUENCYANDULTRA-LOWFREQUENCY江高腾哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O328学校代码：10213国际图书分类号：531密级：公开工学硕士学位论文低频、超低频车载超稳平台的研究硕士研究生：江高腾导师：曹庆杰教授申请学位：工学硕士学科：一般力学与力学基础所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifie

2、dIndex:O328U.D.C:531DissertationforMasterDegreeinEngineeringTHERESEARCHONVEHICLE-ULTRAPLATFORMWITHLOWFREQUENCYANDULTRA-LOWFREQUENCYCandidate:GaotengJiangSupervisor:Prof.CaoQingjieAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:GeneralandFundament

3、alMechanicsAffiliation:SchoolofAstronauticsDateofDefense:June,2018Degree-Conference-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着我国科技实力的不断提升，精密设备的尺寸、重量不断增加，结构趋于精密复杂，对精密设备公路运输过程的平稳性提出越来越高的要求；有研究[1]表明，公路运输的车辆振动为主要分布在0Hz-40Hz之间的低频、超低频振动，而传统的隔

4、振技术普遍存在成本高、起始隔振频率高及共振等难题，这类系统虽然对于高频段隔振效果显著，但依然无法解决15Hz以下的低频隔振问题[2]，因此，从精密设备的公路运输平稳性的需求出发，目前迫切需要设计出一款在三个方向均具有低频、超低频隔振特征的超稳平台，以提升我国在超低频隔振领域的技术水平和技术成熟度，促进我国的精密设备运输质量的提高。本文基于哈尔滨工业大学的曹庆杰教授于2006年提出的一种具有几何非线性特征的SD振子理论[3-7]，建立一种新型的三自由度的具有准零刚度特征的低频、超低频隔振模型，并结合在

5、简谐激励下的理论推导、数值计算和虚拟样机仿真技术对该模型进行论证，根据论证结果，结合工程实际情况，设计出具有准零刚度特征的三自由度低频、超低频隔振器，并进行实验验证。本文的主要内容如下：首先，基于SD振子理论，建立了一种三自由度的低频、超低频隔振装置的理论模型，对模型的运动微分方程和刚度方程进行分析，得出其准零刚度的参数配比。采用平均法推导出了简谐加速度波激励下的幅频特性关系、加速度传递率及绝对位移传递率，并讨论了不同参数对幅频特性关系以及绝对位移传递率和加速度传递率的影响。其次，根据模型的理论推导

6、，结合精密仪器在公路运输过程中车辆的振动情况以及隔振器相应的承载能力，确定低频、超低频隔振器模型的相关物理参数，针对该模型利用多刚体动力学软件ADAMS进行了虚拟样机仿真，分别在三个方向输入车辆振动的随机谱，得到了三个方向上的随机谱激励下的响应指标，验证了低频、超低频隔振理论的良好隔振性能。最后，根据理论模型分析和仿真分析结果，结合机械设计相关知识，设计出三自由度的低频、超低频隔振器，并分别进行振动实验、冲击实验、压力实验，评价该隔振器的设计精度。在相同的激励输入情况下，与传统的线性隔振器进行实验结

7、果对比，最终得出结论，该低频、超低频隔振器的起始隔振频率更低，在各个频段的振动衰减量更大，能更有效的隔离车辆的振动，从而保证精密仪器的安全运输。关键词：几何非线性，低频、超低频，准零刚度，隔振器，起始隔振频率，衰减，超稳平台。I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththecontinuousimprovementofChinesescientificandtechnologicalstrength,Thesizeandweightofprecisionequipmentareincr

8、easing,andthestructuretendstobepreciseandcomplex,moreandmorehighrequirementsareputforwardforthesmoothnessoftheroadtransportationprocessofprecisionequipment.Thetudieshaveshownthatthevibrationofvehiclestransportedbyroadismainlylow-frequen