基于SD振子的准零刚度隔振系统的特性分析与实验研究

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1、密级：公开工学硕士学位论文基于SD振子的准零刚度隔振系统的特性分析与实验研究CharacteristicsAnalysisandExperimentalResearchonQuasi-Zero-StiffnessVibrationIsolationSystemBasedonSDOscillator培养单位：机械工程学院专业：载运工具运用工程研究生：于进洋指导教师：陈恩利教授二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其

2、它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要摘要精密仪器在车辆运输过程中受到路面激励作用，易产生低频振动

3、，对精密仪器的工作性能影响较大。因此，研究精密仪器隔振理论及研发准零刚度隔振系统具有一定的理论意义和应用价值。本文基于SD振子非线性响应特性，提出一种具有高静载低动刚度特性的准零刚度隔振系统，研究了隔振系统的动力学特性。通过振动实验验证了准零刚度隔振系统具有优异的隔振性能，为工程应用提供了依据。本文首先构建了新型套筒结构准零刚度隔振系统，应用平均法分别研究简谐位移激励和简谐力激励下系统的稳态幅频响应。通过推导位移传递率和力传递率，从理论上验证了准零刚度隔振系统具有优异的隔振性能。通过Matlab数值仿真得到了准零刚隔振度系统的分岔图、时域波形图、频谱图、相轨迹图和庞克莱截面图，揭示了该系统

4、的非线性响应特性。设计制作新型套筒结构准零刚度隔振系统，建立了实验系统。通过位移传递率实验测得不同激励幅值和激励频率下准零刚度隔振系统的稳态幅频响应，在此基础上得到了位移传递率。实验结果与理论分析结果基本吻合，从而验证了套筒结构准零刚度隔振系统的有效性。在位移传递率实验的基础上，对准零刚度隔振系统展开了随机振动实验，探究了准零刚度隔振系统在随机激励下的隔振特性。通过与线性隔振系统的随机振动实验结果对比可知，准零刚度隔振系统具有低频和宽带隔振优势。关键词：准零刚度；套筒结构；振动实验；隔振性能；非线性AbstractAbstractTheprecisioninstrumentissubjec

5、tedtolow-frequencyvibrationduringvehicletransportation,whichhasabadinfluenceontheprecisioninstrument.Thusithascertaintheoreticalsignficanceandapplicationvaluetostudythetheoryofvibrationisolationfortheprecisioninstrumentandtoresearchthequasi-zero-stiffness(QZS)isolationsystem.Basedonthenonlinearres

6、ponsecharacteristicsofSDoscillator,atypeoftheQZSisolatorwiththecharacteristicsofhigh-static-low-dynamicstiffnessisinvestigatedinthispaper,andthedynamiccharacteristicsoftheisolatorareanalysed.TheresultsofvibrationexperimentsprovethattheQZSisolatorhastheexcelletvibrationisolationperformance,whichpro

7、videsareferenceforengineeringapplication.TheQZSisolationsystemwithsleevestructureisestablished,andtheamplitude-frequencyresponsesoftheQZSisolatorsubjectedtoharmonicexcitationandtheharmonicforcingexcitationarederi