動力吸振器減振系統的阻尼分布優化

謝驍　秦繼

摘 要：針對實際生產生活的吸能減振問題，本課題在前人研究優化的C型彈簧吸振器的基礎上，進一步將阻尼元件添加在吸振器中，完成進一步吸振的目的。C型彈簧吸振器的對振動平臺的吸振效果使用隨機振動激勵來分析，把吸振器安裝在平臺的對稱邊界處模擬發現，使得振動能量波向吸振器移動，吸振效果最好。在C型彈簧吸振器中添加上下阻尼元件會進一步增加吸振效果，但要求上下阻尼元件要同時存在。

關鍵詞：動力吸振器，阻尼元件，線性關系，優化設計

1動力吸振器減振系統的阻尼分布優化目標

目前選定的阻尼單元的阻尼系數為5000N/（m/s），位置選為中心位置（見3.2節），下面將選取四個阻尼位置情況進行討論：（1）上下阻尼偏離中心為0.02m，見下圖；（2）上下阻尼偏離中心為0.04m，見下圖；（3）上下阻尼偏離中心為0.06m，見下圖；（4）上阻尼偏離中心為0.06m， 下阻尼偏離中心為0.02m，見下圖，分別對著四種情況下的平臺吸振器系統進行仿真，將帶有阻尼的吸振器安裝到平臺的位置3處，選擇位置3是由于吸振器在此處的阻尼吸能最大，能夠比較好對阻尼吸振效果進行分析。

從上面四幅圖可知，阻尼擺放的這四種位置能夠很好的體現阻尼分布對平臺吸振器振動特性的影響，既能體現阻尼離中心位置的距離大小對平臺吸振器振動特性的影響，也能體現出上下阻尼交錯對平臺吸振器振動特性的影響。

同樣，類似于第三章第4大節，對安放在不同位置處的平臺吸振器系統進行諧響應分析，在平臺中心處施加30N的諧響應激勵，提取位置一和位置三處的平臺出平面位移云圖如下，此處平面云圖對應于共振時的最大平臺振幅：

從上面兩幅圖中可以看出，位置一與位置三兩種情況下的出平面云圖完全一樣，從側面說明把阻尼放置不同位置對平臺吸振器系統的振動特性影響不大。為了更加明顯的說明此效果，繪制四種不同阻尼位置的粘性耗散能與頻率曲線，如下圖：

從上圖中可以看出，在四種不同位置上安裝阻尼的情況下，能量隨振幅變化規律一致，說明阻尼的位置不同（包括阻尼離中心位置的距離大小，也包括上下阻尼交錯情況）不會引起平臺振動過程中阻尼吸收能量的變化情況，所以可以說明阻尼位置對平臺吸振器系統的時變振動特性沒有任何影響。究其原因，主要是由于平臺振動過程由于主軸的限制，限制了質量塊的運動（只能上下運動），所以只能迫使阻尼吸收上下的振動能量。

3結語

主要針對C型吸振器中的上下阻尼的分布與大小進行了優化，得到上下阻尼的最優化配比，隨后在最優化配比的基礎上，探究了C型彈簧寬度對吸振效果的影響。主要得到以下結論：

（1）說明阻尼的位置的改變不會引起平臺振動過程中阻尼吸收能量的變化情況，對平臺吸振器系統的時變振動特性沒有任何影響。

（2）當固定下阻尼改變上阻尼大小時，上阻尼的值越大，平臺吸振器系統的最大振動幅度越小；當固定上阻尼改變下阻尼大小時，下阻尼的值越小，平臺吸振器系統的最大振動幅度越小。

（3）最后的最優配合比為上阻尼大小為3000 N/（mm/s），下阻尼大小為800 N/（mm/s），并且如果把下阻尼設為0，此時的帶阻尼的C型彈簧吸振器處于不穩定狀態，平臺吸振器系統產生了極大的負向振幅。

（4）隨著C型寬度的增加，平臺吸振器系統的最大振幅不斷減小，而且最大振幅幅值與C型彈簧寬度的關系呈現線性關系。

參考文獻：

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