幾種柔性機(jī)構(gòu)振動(dòng)特性的比較分析研究-碩士論文.doc

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1、大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文幾種柔性機(jī)構(gòu)振動(dòng)特性的比較分析研究ComparisonResearchonVibrationCharacteristicsofSeveralCompliantMechanisms作者姓名：工程領(lǐng)域：車輛工程學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：副教授完成日期：年5月大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology-I-大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文摘要無(wú)論在工程領(lǐng)域還是日常生活中，減振降噪都是人們所期望達(dá)到的效果。在低頻降噪領(lǐng)域，新近提出的周期陣列柔性機(jī)構(gòu)有廣泛的應(yīng)用前景。本文采用仿真分析的方法，分析了柔性機(jī)構(gòu)在正弦激勵(lì)下的振動(dòng)特

2、性，利用ANSYS軟件對(duì)周期陣列的柔性機(jī)構(gòu)的單胞進(jìn)行模態(tài)分析與諧響應(yīng)分析，得到機(jī)構(gòu)的固有頻率、系統(tǒng)傳遞函數(shù)以及幅頻響應(yīng)，以此三項(xiàng)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)比幾種柔性機(jī)構(gòu)的振動(dòng)特性。首先，針對(duì)一種含單層支架的柔性機(jī)構(gòu)，研究了其支架角度對(duì)機(jī)構(gòu)振動(dòng)特性的影響，根據(jù)仿真分析得到的機(jī)構(gòu)質(zhì)量、固有頻率和振幅，驗(yàn)證了經(jīng)理論推導(dǎo)的傳遞函數(shù)各系數(shù)所代表的實(shí)際意義，總結(jié)出了支架角度與傳遞函數(shù)系數(shù)的關(guān)系，能夠精準(zhǔn)地控制柔性機(jī)構(gòu)的振動(dòng)特性。其次，擴(kuò)展出了幾種基于單層支架柔性機(jī)構(gòu)的變體機(jī)構(gòu)，具體為兩種情況下的雙層支架柔性機(jī)構(gòu)，圓柱形柔性機(jī)構(gòu)，穿孔板柔性機(jī)構(gòu)和蜂窩形支架柔性機(jī)構(gòu)，與單層支架柔性機(jī)構(gòu)的振動(dòng)特性進(jìn)行對(duì)比分析研

3、究，得出了機(jī)構(gòu)的變體對(duì)振動(dòng)特性的準(zhǔn)確影響，同時(shí)分析了穿孔板柔性機(jī)構(gòu)孔徑對(duì)其振動(dòng)特性的影響，與微穿孔板理論有很好的結(jié)合。為應(yīng)用于減振降噪領(lǐng)域的柔性機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了準(zhǔn)確參考。關(guān)鍵詞：柔性機(jī)構(gòu)；振動(dòng)特性；傳遞函數(shù)；減振降噪-I-大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文目錄摘要IAbstractII1緒論11.1課題研究的背景和意義11.2柔性機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀21.3本文的研究?jī)?nèi)容42基礎(chǔ)理論52.1機(jī)械振動(dòng)理論52.1.1單自由度系統(tǒng)自由振動(dòng)52.1.2多自由度系統(tǒng)受迫振動(dòng)82.2固有頻率112.3傳遞函數(shù)132.4有限元理論132.4.1有限元基本思想132.4.2振動(dòng)問(wèn)題的有限元法142.5本章小

4、結(jié)143含有單層支架的柔性機(jī)構(gòu)振動(dòng)特性分析153.1有限元仿真分析過(guò)程153.1.1建立有限元模型153.1.2有限元加載求解173.1.3有限元后處理173.1.4擬合傳遞函數(shù)183.2支架角度對(duì)傳遞函數(shù)的影響193.2.1上支架角度對(duì)傳遞函數(shù)的影響193.2.2下支架角度對(duì)傳遞函數(shù)的影響243.3本章小結(jié)274幾種基于單層支架柔性機(jī)構(gòu)的變體機(jī)構(gòu)振動(dòng)特性分析284.1含雙層支架的柔性機(jī)構(gòu)284.1.1變角度雙層支架柔性機(jī)構(gòu)294.1.2變間距雙層支架柔性機(jī)構(gòu)334.1.3雙層支架與單層支架柔性機(jī)構(gòu)振動(dòng)特性比較分析37-III-大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文4.2圓柱形單層支架柔

5、性機(jī)構(gòu)384.3穿孔板單層支架柔性機(jī)構(gòu)404.4蜂窩形支架柔性機(jī)構(gòu)424.5本章小結(jié)44結(jié)論46參考文獻(xiàn)47致謝50-III-大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文1緒論1.1課題研究的背景和意義隨著近代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品越來(lái)越精密化和高速化，由此帶來(lái)的工程振動(dòng)問(wèn)題也越來(lái)越突顯出來(lái)。作為基礎(chǔ)學(xué)科的一個(gè)重要分支，工程振動(dòng)問(wèn)題在機(jī)械、建筑、水利、航空航天、船舶和車輛等工業(yè)技術(shù)學(xué)科中成為越來(lái)越重要的課題研究方向。在工程領(lǐng)域和日常生活中，到處都有振動(dòng)產(chǎn)生。當(dāng)我們乘坐汽車、火車、輪船和飛機(jī)等運(yùn)載工具時(shí)，都會(huì)感受到不同程度的振動(dòng)，這種振動(dòng)會(huì)影響我們的乘坐舒適性，同時(shí)也對(duì)這些運(yùn)載工具自

6、身造成很多危害；當(dāng)橋梁的振動(dòng)達(dá)到固有頻率發(fā)生共振會(huì)引發(fā)橋梁的垮塌；機(jī)床加工時(shí)的振動(dòng)會(huì)影響加工精度。伴隨著振動(dòng)而來(lái)的還有噪聲污染，無(wú)規(guī)則振動(dòng)引發(fā)的噪聲危害人們的生理和心理健康。對(duì)于這些有害的振動(dòng)，大量的科學(xué)研究已經(jīng)提出許多抑制和消除的方法，但這一問(wèn)題依然需要我們不斷的探索和更加深入的研究下去。與此同時(shí)，人們也合理地利用振動(dòng)來(lái)造福人類，例如，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域利用超聲波和核磁共振等診斷和治療疾??；在建筑領(lǐng)域，采用了振動(dòng)沉樁和拔樁以及振動(dòng)搗固混凝土等。為了抑制有害的振動(dòng)并合理利用振動(dòng)，因此對(duì)振動(dòng)理論的研究和減振降噪材料、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是十分有意義的工作。振源的激勵(lì)方式、激勵(lì)位置以及機(jī)構(gòu)本身的動(dòng)力學(xué)特

7、性是是影響機(jī)構(gòu)的振動(dòng)與噪聲的主要因素。因此要達(dá)到減小振動(dòng)、降低噪聲的目的，可以從以下兩個(gè)途徑入手，首先是對(duì)振動(dòng)源的控制，在設(shè)計(jì)階段合理優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)；提高零部件的加工精度和裝配質(zhì)量，但是受加工和裝備精度的限制，部件間不可能完美的契合，不可避免地在工作中產(chǎn)生振動(dòng)。第二，控制振動(dòng)和噪聲傳遞的途徑，吸聲材料、阻尼材料及各種減振降噪結(jié)構(gòu)等的研究正是基于此。相對(duì)于傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu)而言，柔性機(jī)構(gòu)有兩方面優(yōu)點(diǎn)：一是提高性能（提高精度、提高可靠性、減少摩擦磨損、減輕重量等），二是降低成本（