機械振動傳遞路徑系統(tǒng)傳遞性的研究與應用.pdf

1、隨著機械設備復雜程度的提高以及高速、重載、高精、輕巧等極端動作性能和使用性能的不斷提出，使機械系統(tǒng)的振動分析以及振動控制技術變得越來越重要，其所涉及的研究領域也越來越廣泛。為了從振動特性傳遞環(huán)節(jié)著手來實現系統(tǒng)的阻振、隔振設計及結構的動態(tài)優(yōu)化設計，本文提出了振動傳遞路徑系統(tǒng)的概念。振動傳遞路徑系統(tǒng)包括三部分:振動源、振動傳遞路徑及振動接受結構。傳遞路徑是指振動由振動源經由特定的媒介物傳遞至接受結構所經過的物理介質，而路徑的重要性、路徑參數

2、的重要性、路徑參數的隨機性及路徑參數的交互性便構成了整個系統(tǒng)的振動傳遞性。對振動傳遞路徑系統(tǒng)傳遞性的研究將為機械系統(tǒng)的振動控制問題提供堅實的理論基礎。
　　在國家高技術研究發(fā)展計劃(2007AA04Z442)和沈陽市機械振動與產品動態(tài)設計重點實驗室的支持下，本文對振動傳遞路徑系統(tǒng)中的傳遞路徑部分進行了理論研究，定量地評價了各路徑及路徑參數對系統(tǒng)接受體動態(tài)輸出特性的影響程度，對振動傳遞路徑及路徑參數的重要性進行了排序;將可靠性理論與

3、隨機有限元法結合，推導了具有隨機路徑的系統(tǒng)傳遞可靠性及可靠性靈敏度的計算公式;用基于方差的整體靈敏度分析方法研究了隨機路徑參數之間的交互影響規(guī)律;并應用本文的振動路徑傳遞性理論研究結果，對實際振動傳遞路徑系統(tǒng)進行了穩(wěn)健優(yōu)化設計。具體研究內容如下:
　　第一章:緒論?？偨Y了當前振動系統(tǒng)傳遞路徑分析方法、振動系統(tǒng)靈敏度分析方法、以及汽車振動傳遞路徑系統(tǒng)的主要路徑—汽車發(fā)動機懸置優(yōu)化方法的研究進展與現狀，對選題的背景、目的和意義進行了論

4、述，指出了對振動傳遞路徑系統(tǒng)傳遞性進行理論研究的重要性。
　　第二章:振動傳遞路徑系統(tǒng)路徑貢獻度分析。為了定量地評價振動傳遞路徑系統(tǒng)各路徑對系統(tǒng)接受體振動響應的貢獻度，本章提出了路徑傳遞率及路徑介入損失的概念，給出了具體的求解方法。用兩種評價指標定量分析了頻域內振動傳遞路徑系統(tǒng)各路徑的貢獻量大小，得到了各路徑的重要性排序。
　　第三章:基于靈敏度的振動傳遞路徑系統(tǒng)參數重要性分析。傳遞路徑包含的主要路徑參數有兩大類:物理特性參

5、數和幾何特性參數。具體包括路徑剛度、路徑阻尼、路徑質量以及路徑位置。振動傳遞路徑系統(tǒng)主要是通過這些路徑參數將振源與接受體位移、速度、加速度等動力響應聯(lián)系起來。復雜的振動系統(tǒng)中，路徑參數為數眾多，這樣就有必要對各種傳遞路徑參數進行分析確定各路徑參數的影響比重，以便在系統(tǒng)動態(tài)設計的過程中尋找最優(yōu)的改進設計方向，提高工作效率。本章運用Kronecker代數、矩陣微分理論、振動力學理論及Newmark-β方法對振動傳遞路徑系統(tǒng)的參數靈敏度進行了

6、討論，分析了振動傳遞路徑系統(tǒng)的時域靈敏度及頻域靈敏度問題，獲得了時頻響應對路徑線性參數的靈敏度分析結果。應用等效系數的方法適當簡化了系統(tǒng)路徑參數的非線性特性，分析了傳遞路徑中非線性阻尼參數及非線性剛度參數對系統(tǒng)輸出的影響程度。最終基于靈敏度分析結果，討論了各種路徑參數的重要性問題。
　　第四章:振動傳遞路徑系統(tǒng)隨機路徑參數的靈敏度分析。工程實際中大量的不確定性使得路徑參數必然會具有一定的隨機性，參數的隨機變化以及系統(tǒng)的隨機響應特性

7、能否使整個系統(tǒng)產生共振失效是不容忽視的問題。本章基于向量值和矩陣值函數的二階矩技術、矩陣攝動理論和概率統(tǒng)計方法，提出了振動傳遞路徑系統(tǒng)的隨機響應分析方法，得到了系統(tǒng)隨機振動響應的一階矩和二階矩的一般數學表達式;根據具有隨機路徑參數振動傳遞路徑系統(tǒng)的固有頻率與激振頻率之差的絕對值不超過規(guī)定值的關系準則，定義了系統(tǒng)共振問題的可靠性模式，提出了路徑傳遞可靠度的概念。與靈敏度分析技術相結合，討論了路徑各種隨機參數的統(tǒng)計特性對振動傳遞路徑系統(tǒng)傳遞

8、可靠度的影響程度，獲得了系統(tǒng)傳遞可靠性靈敏度的分析結果;考慮到傳遞路徑中任何一個參數的隨機波動都很可能對其它參數的輸出產生交互影響，本章用基于方差的整體隨機參數靈敏度分析方法，探討了路徑隨機參數之間的交互影響性問題。
　　第五章:汽車振動傳遞路徑分析及發(fā)動機懸置系統(tǒng)穩(wěn)健優(yōu)化設計?；诒疚睦碚撗芯拷Y果對汽車系統(tǒng)的振動傳遞路徑模型進行了相應的研究，分析了當車身做為系統(tǒng)的接受體時，各傳遞路徑的傳遞率，并以傳遞率為指標評價了各路徑的重要性

9、。在此基礎之上，對重要路徑的結構參數進行了頻域響應的靈敏度分析，以靈敏度為度量分析了路徑參數的重要性。當考慮系統(tǒng)固有的不確定性時，對具有隨機參數的發(fā)動機懸置系統(tǒng)進行了振動傳遞可靠性靈敏度分析，識別了對系統(tǒng)傳遞可靠性影響最大的路徑參數?；诜治鼋Y果，結合振動傳遞路徑系統(tǒng)傳遞可靠性理論與可靠性穩(wěn)健設計理論，對發(fā)動機懸置的安裝位置參數進行了優(yōu)化，獲得了令人滿意的效果。
　　第六章:結論與展望?？偨Y本文的研究成果，并對有關振動傳遞路徑系統(tǒng)