【摘 要】
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机载空间的振动、冲击力学环境是制约内部敏感设备工作精度和使用寿命的关键因素,因而有必要研究高性能全向隔振装置,以抑制有害振动和冲击。由于敏感器件高度集成的组装密度对隔振系统安装空间和外形尺寸提出了严格限制,为保证系统结构简单、稳定和可靠,需要设计高谐振频率隔振器,通过牺牲部分隔振性能来提高系统静刚度,防止被保护设备超出空间限制而造成的剧烈碰撞。与此同时,高谐振频率往往导致阻尼比偏低,使得共振幅值过
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机载空间的振动、冲击力学环境是制约内部敏感设备工作精度和使用寿命的关键因素,因而有必要研究高性能全向隔振装置,以抑制有害振动和冲击。由于敏感器件高度集成的组装密度对隔振系统安装空间和外形尺寸提出了严格限制,为保证系统结构简单、稳定和可靠,需要设计高谐振频率隔振器,通过牺牲部分隔振性能来提高系统静刚度,防止被保护设备超出空间限制而造成的剧烈碰撞。与此同时,高谐振频率往往导致阻尼比偏低,使得共振幅值过大,需要提供足够大的阻尼以抑制共振,避免器件因振动量级过高而产生破坏。为适应宽频带隔振需求,采用三参数隔振设计,使系统在高频段具有更好的隔振性能。因此,本文结合机载敏感设备对小型轻量化的附加要求,进行高刚度、大阻尼多自由度隔振系统的设计、分析和实验。主要研究内容和结果如下:1、集中参数模型隔振性能分析。研究对象包括弹簧-阻尼并联的两参数模型、串联辅助弹簧的三参数模型以及在三参数模型基础上附加内部质量的四参数模型。分析模型参数变化对系统振动传递率的影响。针对三参数以上的高阶系统,给出最优阻尼系数的设计方法。各类模型的性能对比表明,两参数模型衰减速率最低,四参数模型衰减速率最高,但需要附加较大的内部质量。相较而言,三参数模型只需串入辅助刚度元件,兼顾了轻量设计要求,其高频抑制效果良好,且可通过选取最优阻尼系数,最大程度地抑制共振幅值。2、三参数流体阻尼隔振器结构设计与建模分析。给出附加中间质量的圆形薄板横向振动力学模型。在此基础上,以圆形膜片弹簧为主刚度元件,提供大量级刚度,以焊接波纹管作为辅助刚度元件,并通过内部填充油液的间隙式活塞腔产生粘滞阻尼。研究弹性件与流体区域耦合作用的动力学模型,建立隔振器结构设计参数与三参数隔振模型特征参数的对应关系。3、多自由度隔振系统动力学分析。提出了一种多向隔振布局方案,基于子结构频响综合法,建立质心偏移情况下的隔振系统解析模型,分析了振动耦合对系统多向振动传递特性的影响。通过求解能量分布矩阵,给出评价系统耦合程度的参数指标。同时还研究了水平正交方向线/角耦合诱发的时域角振动,通过减小偏心距、提高动刚度的方式,可明显抑制振荡幅值。4、隔振系统的实验验证和性能测试。（1）通过调整膜片弹簧厚度、油液黏度及隔振质量大小的方式,测试隔振元件单向振动传递率,验证理论建模结果的准确性;（2）将8个三参数隔振元件分别装配测试,使传递率曲线峰值控制在6d B左右,谐振频率在120Hz附近;（3）将竖向和水平隔振元件组装为两向隔振组件,隔振元件输入端与基座通过柔性铰链连接,以降低刚度耦合;（4）由4个隔振组件组成隔振系统,测试系统竖向和水平传递率,其中竖向共振频率为121Hz,共振放大倍数为6.3d B,共振频率及共振放大倍数在两个水平正交方向上分别为（113Hz、6.9d B）和（117Hz、8.6d B）,三向高频衰减率接近-40d B/dec,0～1024Hz带宽内振动RMS值下降约80%。表明系统具有高谐振频率、低共振放大倍数和良好的高频隔振性能。
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