第五章动力吸振器课件

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1、第五章第五章第五章第五章 动力吸振动力吸振动力吸振动力吸振25.1 5.1 无阻尼动力吸振器无阻尼动力吸振器5.2 5.2 阻尼动力吸振器阻尼动力吸振器5.3 5.3 动力吸振器原理动力吸振器原理5.4 5.4 动力吸振器设计步骤动力吸振器设计步骤3 5.1.1 无阻尼动力吸振器无阻尼动力吸振器 如图所示的单自由度系统，质量为M，刚度为K，在一个频率为、幅值为FA的简谐外力激励下，系统将作强迫振动。5.1 无阻尼动力吸振器无阻尼动力吸振器4回顾：回顾：单自由度强迫振动的解。单自由度强迫振动的解。5 对于无阻尼系统，可以得到质量块M的强迫振动振幅强迫振动振幅为：6 当激励频率 接近或等于系统固有

2、频率 时，其振幅就变得很大。静位移静位移固有频率固有频率激励频率激励频率结论结论1： 对于无阻尼系统，可以得到质量块M的强迫振动振幅强迫振动振幅为：7 无阻尼是一种理想状态，实际振动系统总是具有一定阻无阻尼是一种理想状态，实际振动系统总是具有一定阻尼，因此振幅不可能为无穷大。在考虑系统的黏性阻尼尼，因此振幅不可能为无穷大。在考虑系统的黏性阻尼C C之后，之后，其强迫振动的振幅则为：其强迫振动的振幅则为：5 585 5 由图可见：由于阻尼的存在，使得强迫振动的振幅降低了，阻尼比c/c0越大，振幅的降低越明显，特别是在/0=1的附近，阻尼的减振作用尤其明显。因此，当系统存在相当数量的黏性阻尼时，一

3、般可以不考虑附加措施减振或吸振。结论结论2：9 当系统阻尼很小时，动力吸振动力吸振将是一个有效的办法。 主系统主系统动力吸振器动力吸振器 如图所示，在主系统上附加一个动力吸振器，动力吸振器的质量为m，刚度为k。10Mm11 由主系统和动力吸振器构成的无阻尼二自由度系统强迫振动方程的解为： 式中，式中，A A为主振动系统强迫振动振幅，而为主振动系统强迫振动振幅，而B B为动力吸振器附加为动力吸振器附加质量块的强迫振动振幅。式中质量块的强迫振动振幅。式中 为动力吸振器的固有为动力吸振器的固有频率。频率。12 如果激振力的频率如果激振力的频率 恰好等于吸振器的固有频恰好等于吸振器的固有频率率 ，则主

4、振系质量块的振幅将变为零。，则主振系质量块的振幅将变为零。 u当当结论结论3：13u当当 此时吸振器弹簧作用于主系统上的力为：此时吸振器弹簧作用于主系统上的力为： 14 可可见见吸吸振振器器作作用用于于主主系系统统上上的的力力 完完全全平平衡衡了了主主系系统统受受到到的的力力 。只只要要吸吸振振器器的的固固有有频频率率 与与激激振振力力的的频频率率 相相同同，任任何何一一个个吸吸振振器器均均能能起到减振作用，因此，吸振器的参数选取范围较宽。起到减振作用，因此，吸振器的参数选取范围较宽。总结：总结：15u1 1 激振频率激振频率 接近或等于系统固有频率接近或等于系统固有频率 ，且激振频率基本恒定

5、；，且激振频率基本恒定；u2 2主振系阻尼较小；主振系阻尼较小；u3 3主振系有减小振动的要求。主振系有减小振动的要求。 5.1.25.1.2 无阻尼动力吸振器使用条件无阻尼动力吸振器使用条件 并非所有的振动系统都需要附加动力吸振器，动力吸振器的使用是有条件的，可简单归纳如下：16 二自由度系统一般有两个固有频率，这个二自由度系统的固有频率可二自由度系统一般有两个固有频率，这个二自由度系统的固有频率可二自由度系统一般有两个固有频率，这个二自由度系统的固有频率可二自由度系统一般有两个固有频率，这个二自由度系统的固有频率可以通过令下式的分母为零得到。以通过令下式的分母为零得到。以通过令下式的分母为

6、零得到。以通过令下式的分母为零得到。M17 一个特殊情况就是动力吸振器的频率等于主振系固有频率的情况。此时，系统固有频率与质量比的关系曲线系统固有频率与质量比的关系曲线 18 下图给出了主振系和吸振器的振幅随频率变化的规律( )。主振系的振幅与激励频率关系主振系的振幅与激励频率关系 吸振器的振幅与激励频率关系吸振器的振幅与激励频率关系 阴影线部分为吸振器的设计范围，在此范围内，阴影线部分为吸振器的设计范围，在此范围内，吸振效果是满意的。吸振效果是满意的。19 只有在动力吸振器固有频率附只有在动力吸振器固有频率附近很窄的激振频率范围内，动力吸振近很窄的激振频率范围内，动力吸振器才有效，而在紧邻这

7、一频带的相邻器才有效，而在紧邻这一频带的相邻频段，产生了两个共振峰。因此，如频段，产生了两个共振峰。因此，如果动力吸振器使用不当，不但不能吸果动力吸振器使用不当，不但不能吸振，反而易于产生共振，这是无阻尼振，反而易于产生共振，这是无阻尼动力吸振器的缺点。动力吸振器的缺点。 u无阻尼动力吸振器的缺点无阻尼动力吸振器的缺点：20 如图所示，在主振系上附加一阻尼动力吸振器，吸振器的阻尼系数为 。5.2 5.2 阻尼动力吸振器阻尼动力吸振器 如果在动力吸振器中设计一定的阻尼，可以如果在动力吸振器中设计一定的阻尼，可以有效拓宽其吸振频带有效拓宽其吸振频带。21 则主振系的质量块和吸振器的质量块分别对应的

8、振幅为： 上式中，A为主振动系统强迫振动振幅，而B为动力吸振器附加质量块的强迫振动振幅。式中各主要参数为：22阻尼无穷阻尼无穷大大吸振器阻尼对主系统振幅具有影响。 当吸振器无阻尼时，主振系的共振峰为无穷大；当当吸振器无阻尼时，主振系的共振峰为无穷大；当吸振器阻尼无穷大时，主振系的共振峰同样也为无穷大；吸振器阻尼无穷大时，主振系的共振峰同样也为无穷大；只有当吸振器具有一定阻尼时，共振峰才不至于为无穷只有当吸振器具有一定阻尼时，共振峰才不至于为无穷大。因此，必然存在一个合适的阻尼值，使得主振系的大。因此，必然存在一个合适的阻尼值，使得主振系的共振峰为最小，这个合适的阻尼值就是阻尼动力吸振器共振峰为

9、最小，这个合适的阻尼值就是阻尼动力吸振器设计的一项重要任务。设计的一项重要任务。 23阻尼无穷阻尼无穷大大 与无阻尼动力吸振器不同的是，阻尼动力吸振器不受频带的限制，因此被称为宽带宽带吸振器。吸振器。 u阻尼动力吸振器的优点阻尼动力吸振器的优点：245.3 动力吸振原理动力吸振原理 其原理是在振动物体上附加质量弹簧系统，附加系统对主系统的作用力正好平衡了主系统上的激励力FAsint。当激励力以单频为主，或频率很低,不宜采用一般隔振器时,动力吸振器特别有用。 这种利用附加系统吸收主系统的振动能量以降低主系统的振动的设备称为动力吸振器。动力吸振器。 如附加一系列的这种吸振器，还可以抵销不同频率的振

10、动。 如果主如果主系统上有系统上有多个频率多个频率的振动怎的振动怎么办？么办？25 如果主系统上有多个频率如果主系统上有多个频率的振动怎么办？的振动怎么办？ 附加一系列的这种吸振器，还可附加一系列的这种吸振器，还可以抵消不同频率的振动。以抵消不同频率的振动。26各种动力吸振器275.4 动力吸振器设计步骤动力吸振器设计步骤u无阻尼动力吸振器的设计比较简单，主要步骤无阻尼动力吸振器的设计比较简单，主要步骤如下：如下： （1） 通过计算或测试，确定激振频率 ，并估算激振力幅值FA大小； （2） 确定吸振器弹簧刚度 ，使得吸振器振幅为空间许可的合理值，并且弹簧能够经受这一振幅下的疲劳应力； （3）

11、选择吸振器质量,满足 ,且 选择一定质量比的原因是为了使主振系能够安全工作，在两个新的固有频率之间应有一定的间隔频带； （4） 检验。将设计生产好的吸振器安装到主振系上，让主振系工作，检查吸振器的效果，如有问题就应修改设计。 28 一个特殊情况就是动力吸振器的频率等于主振系固有频率的情况。此时，系统固有频率与质量比的关系曲线系统固有频率与质量比的关系曲线 29主振系的振幅与激励频率关系主振系的振幅与激励频率关系 30 【例例】装装在在梁梁上上的的转转动动机机器器，由由于于转转子子的的不不平平衡衡，在在1450r /min时时，发发生生剧剧烈烈的的上上下下振振动动。建建议议在在梁梁上上安安装装动

12、动力力吸吸振振器器，试试求求吸吸振振器器弹弹簧簧系系数数 k 与与质质量量 m ，已已知知不不平平衡衡力力的的最最大大值值FA为为117.7N，并要求吸振器质量的振幅不超过，并要求吸振器质量的振幅不超过0.1cm。 装在梁上的转动机器装在梁上的转动机器31 吸振器弹簧系数为吸振器弹簧系数为解解: 激振频率为激振频率为 吸振器质量为吸振器质量为装在梁上的转动机器装在梁上的转动机器32u阻尼动力吸振器的设计比较复杂，主要步骤如下：阻尼动力吸振器的设计比较复杂，主要步骤如下： （1） 根据主振系的质量M和固有频率 ，选择吸振器的质量 ，并计算质量比 。 （2） 根据下式确定最佳调谐频率比: 从而确定

13、吸振器弹簧刚度， （3） 根据下式计算粘性阻尼系数， （4） 根据下式计算主振系的最大振幅， （5） 检验。将设计生产好的吸振器安装到主振系上，让主振系工作，检查吸振器的效果，如有问题就应修改设计。 33Thank you for your listening!34【作业作业9】如图示梁中点放一电动机。系统的固有频率 为31.3，转速为300r/min，产生的动荷载幅值P=1kN问：1）应加动力吸振器吗？2）设计吸振器。(许可振幅为1cm)Psint35 【作业作业】：如图示梁中点放一点动机。重2500N，电动机使梁中点产生的静位移为1cm，转速为300r/min，产生的动荷载幅值P=1kN问

14、：1）应加动力吸振器吗？2）设计吸振器。(许可位移为1cm)Psint解：1）频率比在共振区之内应设置吸振器。2）k2m23637385.4 动力吸振器设计步骤动力吸振器设计步骤u无阻尼动力吸振器的设计比较简单，主要步骤无阻尼动力吸振器的设计比较简单，主要步骤如下：如下： （1） 通过计算或测试，确定激振频率 ，并估算激振力幅值FA大小； （2） 确定吸振器弹簧刚度 ，使得吸振器振幅为空间许可的合理值，并且弹簧能够经受这一振幅下的疲劳应力； （3） 选择吸振器质量,满足 ,且 选择一定质量比的原因是为了使主振系能够安全工作，在两个新的固有频率之间应有一定的间隔频带； （4） 检验。将设计生产好

15、的吸振器安装到主振系上，让主振系工作，检查吸振器的效果，如有问题就应修改设计。 39图1 摩擦式减振器1飞轮 2摩擦盘 3摩擦垫 4螺母 5弹簧v动力减振器 v摩擦式减振器（图1）v冲击式减振器（图2）机械加工中振动的防治机械加工中振动的防治采用减振装置采用减振装置图2 冲击式减振镗刀与减振镗杆1冲击块 2紧定螺钉a）减振镗刀 b）减振镗杆40减振器概述减振器用来衰减由于弹性系统引起的振，减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器，且在压缩和伸张行程中均能起减振作用叫双向作用式减振器，还有采用新式减振器，它包括充气式减振器和阻力可调式减

16、振器。 41减振器的作用减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至使减振器连接件损坏。因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。(1) 在压缩行程（车桥和车架相互靠近），减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用。(2) 在悬架伸张行程中（车桥和车架相互远离），减振器阻尼力应大，迅速减振。(3) 当车桥（或车轮）与车桥间的相对速度过大时，要求减振器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。42双向作用筒式减振器工作原理：在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6，流回贮油缸5。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在