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题目要求：简要叙述隔振原理，力的传递和隔振，基底振动的隔离；关于隔振算例的编程并附上编程解释；以算例做样本，简单介绍GUI控件的应用。
第一节简述隔振的原理
1.1 隔振的含义
1.2 建筑结构抗震设计的方法
1.3 隔振原理及系统组成
1.3.1隔振原理
1.3.2 隔振系统的组成
第二节工程中的隔振(震)
2.1 力的传递和隔振
2.2 基底隔振
2.3 算例
第三节算例的编程
3.1 GUI控件介绍
3.2 matlab操作步骤
3.3 编程程序的简要讲述
第四节结束语
第一节简述隔振的原理
1.1 隔振的含义
人们常说的“隔振”可以统称为减震。
简单的说，抗震以“抗”为主，以“刚”为主，要提高整体刚变，要刚度均匀，避免若层。减震以“放”为主，以柔为主，改变结构刚度，设置耗能、吸能装置。其中结构减震的理论和方法比较先进，减震设计无规范可循，需要开发。
1.2 建筑结构抗震设计的方法
目前世界各国普遍采用的抗震设计方法都是既考虑强度，又考虑变形能力和能量耗散能力。在进行结构抗震设计时，适当控制结构的强度和刚度，使结构在大地震作用下进入非弹性状态时具有较好的延性，以便耗散输入结构的地震能量。这种抗震设计方法在很多情况下都是有效的。与其靠结构本身的强度、变形能力和能量耗散能力来抗御水平地震作用，不如人为地在结构中布置一些耗能装置，但这类耗能装置只能在结构能产生大变形时才有效。为适应这种需要，基地隔振方法应运而生。
建筑物基地隔振是结构物地面以上部分的底部设置隔震层，使之与固结于地基中的基础顶面分离开。目前采用的底部隔振主要用于隔离水平向的地面运动。隔振层的水平刚度显著低于上部结构的侧向刚度才能收到隔振效果。
基地隔振方法与传统的抗震设计方法相比，有很大的优越性，它用基地隔振系统来减少地震作用，并耗散地震能量，而不特别要求结构本身有较大的变形能力和能量耗散能力。
1.3 隔振原理及系统组成
1.3.1隔振原理
随着大量强震记录的获得，计算分析等手段不断进展，对建筑物的地震反应也有了不同层次的影响，主要因素有：(1)结构物的基本周期；(2)阻尼比。周期延长后，建筑物的位移必然增大，必须采用适当的阻尼元件，增大整个结构的阻尼，以控制主部结构与基础之间的相对位移，简单地说，由于隔振建筑物具有相对较长的固有周期，因此采用使发生在底层的较大的相对位移集中化的方法，来减少上部结构的加速度反应，保证建筑物安全，并且隔振建筑能够将部分地震能量或反馈回地面，或由集中发生在柔性底层的大变形来吸收，减少地震能量向上部结构的传递，使上部结构基本上保持在弹性工作范围内，避免建筑结构的破坏。
隔振的作用是减少振源和被隔振物体之间的动态耦合，从而减少不良振动传递给被保护物体或从物体传出。
1.3.2 隔振系统的组成
隔振是振动控制的主要方法之一，该方法通过一个包含了特殊装置的辅助系统将振源和被保护物体隔离起来。这种特殊装置称为隔振器或隔振装置。
隔振系统典型的模型包括如图所示的三个子系统：被隔振物体（质量为m）；柔性连接（隔
振器）；非接触的基础（质量为m f）。
常用的隔振器有：叠层橡胶垫支座、螺旋弹簧支座、摩擦滑移支座等。其中叠层橡胶垫隔振系统技术比较成熟，性能可靠和稳定，是目前世界上应用最为广泛的一种隔振系统。很多工程按比例缩小的建筑模型在地震模拟台上实验都获得成功，并在工程实际施工中获得了很好的经济价值和社会价值。
根据弹性元件中能量耗散的特点及其设计，单轴向系统的动力学模型可以改变。对固定物体进行隔振的典型动态模型及其变形共有四种，如图1所示。
在图（a）中，隔振器表示为一个弹性元件（刚度为k）与粘性阻尼器的并联，当俩个终
端的相对位移为x时，粘性阻尼器产生的阻尼力Fv与相对速度成正比，即Fv=c(v1-v2),粘性阻尼器是对阻尼理想化以及便于对问题进行分析而提出的，并非一个实际存在的元件。
图(b)中隔振器的弹性元件将弹性（刚度为k）和迟滞性能量耗散特性（材料阻尼）组合在了一起。研究表明，这种迟滞阻尼可以通过一个变阻尼系数的线性（粘性）阻尼器来表示
c h=c(ω)= ψ/2π。迟滞阻尼为弹性-阻尼材料的基本特征，这类材料有橡胶、金属丝网等。
图(c)、(d)是俩种松弛型隔振系统。
x1 x2
F
x1
x2
x1 x2
x1 x2
图1 常见单轴向隔振系统的典型模型
(a)具有刚度k和粘性阻尼c的隔振器；(b) 具有刚度k和迟滞阻尼c(ω) 的隔振器；(c)，(d) 松弛型隔振器。
第二节 工程中的隔振(震)
工程中的隔振分俩种情况：
（1）阻止振动的输出。如，大型动力机器振动向地基中的传播；地铁车辆振动传播。（如图2所示）
（2）阻止振动的输入。如，结构抗震问题中的隔震设计，在振动的结构或地基上安装的精密仪器设备的隔振问题。（如图3所示）
2.1 力的传递和隔振
第一种隔振实际上是力的隔振，即使动力机器产生的不平衡力或地铁车辆产生的冲击力降低，不传入或少传入到地基中，其力学模型如图4中左图所示。
图4中，P 0sin ωt 为机器的不平衡力；ω为机器的转速（角速度）；m
为机器质量（设为
x 1
x 2
x 1
x
P(i)=P 0sin ωt
图4 不同频率时力的传递率
图2 主动隔振系统
图3 被动隔振系统
刚性质量块）；k、c为隔振元件的总刚度和阻尼系数；f T为从隔振元件传到地基的力。
而通过隔振元件传递到地基的力为
（1-1）
TR（Transmissibility）：将作用于地基上的力的最大值f max与体系上作用力的幅值p0之比称为传递率，它反映各隔振效果的量。
（1-2）
不同的频率时力的传递率TR可从图4中看到，当
即，提高隔振的频率比(ω/ωn)可实现隔振，即使TR<1。因此，为达到隔振的目的，可采用降低ωn的办法，即通过减小隔振元件或增加仪器质量的方法提高隔振效果。实际的隔振设计方案应在尽量小的刚度和可接受的静位移之间优化选取。
2.2 基底隔振
第二种隔振情况实际上是基底振动的隔离，其力学模型与前者相似，如图4所示，而作用的基地（地面）的振动位移,质点的绝对位移为
而为相对位移。
可见，位移的传递率关系与力的传递率完全相同，说明俩种隔振问题是相同的，其隔振设计方法也基本相同。
在基底隔振研究中有时专门研究对加速度的隔振，此时给出加速度的传递率
可见，加速度的传递率与位移的传递率完全相同。
2.3 算例
算例2.3.1（书算例3.3）
工程场地竖向加速度为ag=0.1g，振动频率为f=10HZ，按放个重m=50kg的敏感仪器，仪器固定在刚度k=14KN/m,阻尼比ξ=10%的橡胶隔振垫上，问：(1)传递到仪器上得加速度是多少？(2)如果仪器只能承受0.005g的加速度，给出解决方案。
算例2.3.2（书算例3.4）
汽车在多跨连续桥梁上行驶，桥梁跨度均为L=30m，桥面由于长时徐变效应而产生15cm 的扰度。桥面可以用振幅为7.5cm的正弦曲线来近似，汽车可以用一个单质点体系模拟，如果车重m=1.8t，求等效弹簧刚度k=140KN/m，等效阻尼比ξ=40%，求：(1)车以v=80km/h 行驶时，汽车的竖向运动u t(t)的振幅u t0 ;(2)发生共振时汽车的行驶速度（此处指使振幅最大时的速度）。
7.5cm
图5 算例2.3.2模型示意图
第三节算例的编程
3.1 GUI介绍
图形用户界面（Graphical User Interfaces,GUI）是用户与计算机程序之间的交互式，它是包含图形对象，如窗口、图标、菜单和文本以及工具栏的用户界面。用户以某种方式选择或激活图形对象而引起动作或发生变化。
通过图形界面用户可以非常直观、轻松地与计算机交互，且用户不必了解应用程序是如何执行各条命令的，只要掌握图形界面的各个组件的使用方法即可。
3.1.1 GUI如何工作
每一个组件，包括GUI本身，都与一个或多个用户编写好的程序作为回调函数相关联。每一个回调函数的执行都是由用户的一个行为触发（如单击鼠标），选择菜单项或者是指针移动某个组件等。用户作为GUI的创建者编写出这些回调函数。
GUI编程一般把它作为事件驱动型编程。在事件驱动型编程中，回调函数的执行是受事件外部软件控制而不同步的。在MATLAB的GUIs所有例子中，这些事件常常把它当做用户与GUI 交互的形式。
3.1.2 GUI 图形用户界面设计工具
MATLAB R2010 提供的设计工具主要包括以下几种：
?对象编辑器（Layout Editor）
?对象位置调整工具（Align Objects）
?菜单编辑器 (Menu Editor)
?Tab顺序编辑器（Tab Order Editor）
?M-file 编辑器 (M-file Editor)
?对象属性编辑器 (Property Inspector)
?对象浏览器（Object Browser）
3.2 MATLAB操作步骤
第一步：在命令窗口输入GUIDE或者执行【file】——【New】——【GUI】命令启动对象编辑器（如图所示），然后对自己要设计的用户界面进行总体布局。
上图为空白对象编辑器
第二步：添加需要的控件对象、菜单对象或者坐标轴对象。在这个例子中，我们需要添加2个滑块对象，2个坐标抽对象，2个命令按钮，n个静态文本标签和9个可编辑文本对象。（如图所示）
上图各对象直接拖动就可生成
第三步：
修改对象属性、调整对象位置。选择对象属性编辑器来查看和修改控件对象的属性，然后通过对象位置调整工具调整对象位置使得界面更加规范、美观，如图所示。
上图为编辑对象时的效果图
上图为编辑对象后的效果图
第四步：
设置好界面的各个对象以后，图形用户界面设计程序最重要、也是最关键的一步就是编写好回调程序，实行图形用户界面程序的功能。
第五步：
调试。编写好回调程序以后，单击M-file编辑器中的菜单【Debug】——【Run】调试程序。运行结果如图所示。
上图为调试后效果图
3.3 编程程序的简要讲述(详情参见POVI3_3.m文件)
1、function Fcnname(hObject, eventdata, handles, varargin)
hObject：图形界面的句柄。
Eventdata：为了兼容将来版本的保留接口,直接忽略。
Handles：可以理解成一个全局的structure,用来传输你自己的数据,你可以往handles里面任意添加成员。
2、callback() 函数
Eg: function slider1_Callback(hObject, eventdata, handles)
如果控件是按钮，那点击按钮时，则按钮下地callback 就会执行；如果是滑块（slider）则拖动滑块时，滑块名下地callback就会执行；总之，就是对控件默认操作时，matlab后台就会自动调用它名下的callback。
3、get()函数获取对象属性
get(h) 返回由句柄h标示的图形对象的所有属性和他们的当前值。
get(h,’PropertyName’) 返回由句柄h标示的图形对象的’PropertyName’的值。
4、set()函数设置对象属性
set(H, ’PropertyName’, PropertyValue,…)在由H指定的对象上将特定属性设置为指定的值。H可以是一个句柄向量，在这种情况下，对所有对象设置属性。
附：
程序文件
function varargout = POVI3_3(varargin)
%类似的是计算机直接生成的（勿改）
…
…
% --- Executes just before POVI3_3 is made visible.
function POVI3_3_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) % This function has no output args, see OutputFcn.
% hObject handle to figure
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% varargin command line arguments to POVI3_3 (see VARARGIN)
axes(handles.axes1); % 在公共函数中对axes1控件对象设置
grid on; %在axes1控件对象中绘制网格
xlabel('频率比w/wn'); %在axes1控件对象中命名x轴名为频率比w/wn ylabel('传递率TR');
axes(handles.axes2); %在公共函数中对axes2控件对象设置
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('加速度 A');
axes(handles.axes3);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('传递率TR');
axes(handles.axes4);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('加速度 A');
…
…
% --- Executes on slider movement.
function slider1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to slider1 (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
m=str2num(get(handles.edit5,'string')); % 取edit5的数为m值
%因为文本中数字是字符形式所以用str2num函数转换成数值形式
k=str2num(get(handles.edit6,'string')); %刚度
f=str2num(get(handles.edit7,'string')); %工程频率
Ag0=str2num(get(handles.edit4,'string')); %初始加速度
Damplingratio=get(handles.slider1,'value'); %阻尼比
set(handles.edit1,'string',num2str(Damplingratio));
%设置edit1的显示值为Damplingratio值 num2str(）为数值转换成字符串
mb=get(handles.slider2,'value'); %附加质量
set(handles.edit2,'string',num2str(mb));
%--------------------公式
wn=(k/m)^0.5;
w=2*pi*f;
beta=w/wn;
a=0:0.01:ceil(beta); %ceil（）函数取>=beta的整数
for i=1:length(a) %length()表示向量的长度
for j=1:length(Damplingratio)
TR(i,j)=sqrt((1+(2*Damplingratio(j)*a(i))^2)/((1-a(i)^2)^2 ... +(2*Damplingratio(j)*a(i))^2));
A0(i,j)=TR(i,j)*Ag0;
end
end
ansTR=TR(end,end),ansA0=A0(end,end) %显示TR值，A0值
axes(handles.axes1); % 在silder1_callback函数中对axes1控件对象设置
plot(a,TR(:,:));axis([0 3 0 8]);
%绘制TR曲线设置axis框架范围x轴为0到3 x轴为0到8]
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('传递率TR');
axes(handles.axes2);
plot(a,A0(:,:));axis([0 3 0 3]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('加速度 A');
m2=m+mb; set(handles.edit9,'string',num2str(m2)); %总质量
wn2=(k/m2)^0.5;
Damplingratio2=m*wn*Damplingratio/m2/wn2;
set(handles.edit8,'string',num2str(Damplingratio2));
beta2=w/wn2;
c=0:0.01:ceil(beta2);
for x=1:length(c)
for y=1:length(Damplingratio2)
TR2(x,y) =sqrt((1+(2*Damplingratio2(y)*c(x))^2)/((1-c(x)^2)^2 ... +(2*Damplingratio2(y)*c(x))^2));
A02(x,y) =TR2(x,y)*Ag0;
end
end
ansTR2=TR2(end,end),ansA02=A02(end,end)
axes(handles.axes3);
plot(c,TR2(:,:));axis([0 3 0 8]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('传递率TR');
axes(handles.axes4);
plot(c,A02(:,:));axis([0 3 0 3]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('加速度 A');
…
…
% --- Executes on slider movement.
function slider2_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to slider2 (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
m=str2num(get(handles.edit5,'string'));
k=str2num(get(handles.edit6,'string'));
f=str2num(get(handles.edit7,'string'));
Ag0=str2num(get(handles.edit4,'string'));
Damplingratio=get(handles.slider1,'value');
set(handles.edit1,'string',num2str(Damplingratio));
mb=get(handles.slider2,'value'); %附加质量
set(handles.edit2,'string',num2str(mb));
%--------------------公式
wn=(k/m)^0.5;
w=2*pi*f;
beta=w/wn;
a=0:0.01:ceil(beta);
for i=1:length(a)
for j=1:length(Damplingratio)
TR(i,j)=sqrt((1+(2*Damplingratio(j)*a(i))^2)/((1-a(i)^2)^2 ... +(2*Damplingratio(j)*a(i))^2));
A0(i,j)=TR(i,j)*Ag0;
end
end
ansTR=TR(end,end),ansA0=A0(end,end)
axes(handles.axes1);
plot(a,TR(:,:));axis([0 3 0 8]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('传递率TR');
axes(handles.axes2);
plot(a,A0(:,:));axis([0 3 0 3]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('加速度 A');
m2=m+mb; set(handles.edit9,'string',num2str(m2)); %总质量
wn2=(k/m2)^0.5;
Damplingratio2=m*wn*Damplingratio/m2/wn2;
set(handles.edit8,'string',num2str(Damplingratio2));
beta2=w/wn2;
c=0:0.01:ceil(beta2);
for x=1:length(c)
for y=1:length(Damplingratio2)
TR2(x,y) =sqrt((1+(2*Damplingratio2(y)*c(x))^2)/((1-c(x)^2)^2 ... +(2*Damplingratio2(y)*c(x))^2));
A02(x,y) =TR2(x,y)*Ag0;
end
end
ansTR2=TR2(end,end),ansA02=A02(end,end)
axes(handles.axes3);
plot(c,TR2(:,:));axis([0 3 0 8]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('传递率TR');
axes(handles.axes4);
plot(c,A02(:,:));axis([0 3 0 3]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('加速度 A');
% --- Executes on button press in pushbutton1.
function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to pushbutton1 (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
m=50/1000;set(handles.edit5,'string',num2str(m));
k=14;set(handles.edit6,'string',num2str(k));
f=10;set(handles.edit7,'string',num2str(f));
Ag0=0.1;set(handles.edit4,'string',num2str(Ag0));
Damplingratio=0.1;
set(handles.edit1,'string',num2str(Damplingratio));
set(handles.slider1,'value',Damplingratio)
mb=get(handles.slider2,'value'); %附加质量
set(handles.edit2,'string',num2str(mb));
%--------------------公式
wn=(k/m)^0.5;
w=2*pi*f;
beta=w/wn;
a=0:0.01:ceil(beta);
for i=1:length(a)
for j=1:length(Damplingratio)
TR(i,j)=sqrt((1+(2*Damplingratio(j)*a(i))^2)/((1-a(i)^2)^2 ... +(2*Damplingratio(j)*a(i))^2));
A0(i,j)=TR(i,j)*Ag0;
end
end
ansTR=TR(end,end),ansA0=A0(end,end)
axes(handles.axes1);
plot(a,TR(:,:));axis([0 3 0 8]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('传递率TR');
axes(handles.axes2);
plot(a,A0(:,:));axis([0 3 0 3]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('加速度 A');
m2=m+mb; set(handles.edit9,'string',num2str(m2)); %总质量
wn2=(k/m2)^0.5;
Damplingratio2=m*wn*Damplingratio/m2/wn2;
set(handles.edit8,'string',num2str(Damplingratio2));
beta2=w/wn2;
c=0:0.01:ceil(beta2);
for x=1:length(c)
for y=1:length(Damplingratio2)
TR2(x,y) =sqrt((1+(2*Damplingratio2(y)*c(x))^2)/((1-c(x)^2)^2 ... +(2*Damplingratio2(y)*c(x))^2));
A02(x,y) =TR2(x,y)*Ag0;
end
end
ansTR2=TR2(end,end),ansA02=A02(end,end)
axes(handles.axes3);
plot(c,TR2(:,:));axis([0 3 0 8]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('传递率TR');
axes(handles.axes4);
plot(c,A02(:,:));axis([0 3 0 3]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('加速度 A');
function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to edit1 (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
m=str2num(get(handles.edit5,'string'));
k=str2num(get(handles.edit6,'string'));
f=str2num(get(handles.edit7,'string'));
Ag0=str2num(get(handles.edit4,'string'));
Damplingratio=str2num(get(handles.edit1,'string'));
set(handles.slider1,'value',Damplingratio); %显示滑动条位置为文本一的输入值mb=get(handles.slider2,'value'); %附加质量
set(handles.edit2,'string',num2str(mb));
%--------------------公式
wn=(k/m)^0.5;
w=2*pi*f;
beta=w/wn;
a=0:0.01:ceil(beta);
for i=1:length(a)
for j=1:length(Damplingratio)
TR(i,j)=sqrt((1+(2*Damplingratio(j)*a(i))^2)/((1-a(i)^2)^2 ... +(2*Damplingratio(j)*a(i))^2));
A0(i,j)=TR(i,j)*Ag0;
end
end
ansTR=TR(end,end),ansA0=A0(end,end)
axes(handles.axes1);
plot(a,TR(:,:));axis([0 3 0 8]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('传递率TR');
axes(handles.axes2);
plot(a,A0(:,:));axis([0 3 0 3]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('加速度 A');
m2=m+mb; set(handles.edit9,'string',num2str(m2)); %总质量
wn2=(k/m2)^0.5;
Damplingratio2=m*wn*Damplingratio/m2/wn2;
set(handles.edit8,'string',num2str(Damplingratio2));
beta2=w/wn2;
c=0:0.01:ceil(beta2);
for x=1:length(c)
for y=1:length(Damplingratio2)
TR2(x,y) =sqrt((1+(2*Damplingratio2(y)*c(x))^2)/((1-c(x)^2)^2 ... +(2*Damplingratio2(y)*c(x))^2));
A02(x,y) =TR2(x,y)*Ag0;
end
end
ansTR2=TR2(end,end),ansA02=A02(end,end)
axes(handles.axes3);
plot(c,TR2(:,:));axis([0 3 0 8]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('传递率TR');
axes(handles.axes4);
plot(c,A02(:,:));axis([0 3 0 3]);
grid on;
xlabel('频率比w/wn');
ylabel('加速度 A');
综合考虑解耦率和隔振率的发动机悬置系统多目标优化 /中国技师网 [摘要] 发动机悬置的解耦率和隔振率是汽车动力总成设计的两个主要性能指标：通过iSIGHT软件集成Matl。b与ADAMS，建立综合考虑解耦率和隔振率的数学模型，利用非支配解排序遗传算法对悬置系统的性能参数进行多目标优化。实车测试结果验证了该方法的可行性。 关键词：发动机悬置系统；解耦率；隔振率；多目标优化 The Multi-objective Optimization of Engine Mount System Concurrently Considering Energy Decoupling Rate and Vibration Isolation Rate [Abstract]Energy decoupling rate and vibration isolation rate of engine mounts are the two important performance indicators in designing vehicle power train assembly. Through integrating Matlab and ADAMS by software iSIGHT, a math model concurrently considering both energy decoupling rate and vibration isolation rate is built, and a multi-objective optimization on the performance parameters of mounting system is conducted by usjng non-dominated sorting genetic
目录 题目要求：简要叙述隔振原理，力的传递和隔振，基底振动的隔离；关于隔振算例的编程并附上编程解释；以算例做样本，简单介绍GUI控件的应用。 第一节简述隔振的原理 1.1 隔振的含义 1.2 建筑结构抗震设计的方法 1.3 隔振原理及系统组成 1.3.1隔振原理 1.3.2 隔振系统的组成 第二节工程中的隔振(震) 2.1 力的传递和隔振 2.2 基底隔振 2.3 算例 第三节算例的编程 3.1 GUI控件介绍 3.2 matlab操作步骤 3.3 编程程序的简要讲述 第四节结束语
第一节简述隔振的原理 1.1 隔振的含义 人们常说的“隔振”可以统称为减震。 简单的说，抗震以“抗”为主，以“刚”为主，要提高整体刚变，要刚度均匀，避免若层。减震以“放”为主，以柔为主，改变结构刚度，设置耗能、吸能装置。其中结构减震的理论和方法比较先进，减震设计无规范可循，需要开发。 1.2 建筑结构抗震设计的方法 目前世界各国普遍采用的抗震设计方法都是既考虑强度，又考虑变形能力和能量耗散能力。在进行结构抗震设计时，适当控制结构的强度和刚度，使结构在大地震作用下进入非弹性状态时具有较好的延性，以便耗散输入结构的地震能量。这种抗震设计方法在很多情况下都是有效的。与其靠结构本身的强度、变形能力和能量耗散能力来抗御水平地震作用，不如人为地在结构中布置一些耗能装置，但这类耗能装置只能在结构能产生大变形时才有效。为适应这种需要，基地隔振方法应运而生。 建筑物基地隔振是结构物地面以上部分的底部设置隔震层，使之与固结于地基中的基础顶面分离开。目前采用的底部隔振主要用于隔离水平向的地面运动。隔振层的水平刚度显著低于上部结构的侧向刚度才能收到隔振效果。 基地隔振方法与传统的抗震设计方法相比，有很大的优越性，它用基地隔振系统来减少地震作用，并耗散地震能量，而不特别要求结构本身有较大的变形能力和能量耗散能力。 1.3 隔振原理及系统组成 1.3.1隔振原理 随着大量强震记录的获得，计算分析等手段不断进展，对建筑物的地震反应也有了不同层次的影响，主要因素有：(1)结构物的基本周期；(2)阻尼比。周期延长后，建筑物的位移必然增大，必须采用适当的阻尼元件，增大整个结构的阻尼，以控制主部结构与基础之间的相对位移，简单地说，由于隔振建筑物具有相对较长的固有周期，因此采用使发生在底层的较大的相对位移集中化的方法，来减少上部结构的加速度反应，保证建筑物安全，并且隔振建筑能够将部分地震能量或反馈回地面，或由集中发生在柔性底层的大变形来吸收，减少地震能量向上部结构的传递，使上部结构基本上保持在弹性工作范围内，避免建筑结构的破坏。 隔振的作用是减少振源和被隔振物体之间的动态耦合，从而减少不良振动传递给被保护物体或从物体传出。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920357521.0 (22)申请日 2019.03.20 (73)专利权人 麦格纳斯太尔汽车技术（上海）有 限公司 地址 201815 上海市嘉定区嘉定工业区汇 源路55号C幢 (72)发明人 李刚 (74)专利代理机构 上海精晟知识产权代理有限 公司 31253 代理人 杨军 (51)Int.Cl. B60K 1/00(2006.01) B60K 17/06(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种电动汽车二级隔振动力总成悬置系统 (57)摘要 本实用新型涉及一种电动汽车二级隔振动 力总成悬置系统，包括减速器、电机，减速器与电 机组成动力总成，动力总成通过悬置系统安装在 车架上，悬置系统包括左悬置、右悬置支架、右悬 置、后悬置支架、后悬置、左悬置支架，左悬置设 置在动力总成左侧，右悬置设置在动力总成右 侧，左悬置与右悬置左右对称设置，后悬置设置 在动力总成后侧，左悬置、右悬置、后悬置均连接 在车架上，左悬置通过左悬置支架连接到动力总 成上，右悬置通过右悬置支架连接到动力总成 上，后悬置通过后悬置支架连接到动力总成上； 本实用新型同现有技术相比，能够有效降低汽车 动力总成悬置系统的高频动刚度，提升了高频隔 振性能， 改善了电动汽车高频振动和高频噪音。权利要求书1页 说明书4页 附图5页CN 209795147 U 2019.12.17 C N 209795147 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209795147 U 1.一种电动汽车二级隔振动力总成悬置系统，其特征在于：包括左悬置(10)、减速器(20)、电机(30)、右悬置支架(40)、右悬置(50)、车架(60)、后悬置支架(70)、后悬置(80)、左悬置支架(90)，所述减速器(20)与电机(30)输出端连接，所述减速器(20)与电机(30)组成动力总成，所述动力总成通过悬置系统安装在车架(60)上，所述悬置系统包括左悬置(10)、右悬置支架(40)、右悬置(50)、后悬置支架(70)、后悬置(80)、左悬置支架(90)，所述左悬置(10)设置在动力总成左侧，所述右悬置(50)设置在动力总成右侧，所述左悬置(10)与右悬置(50)左右对称设置，所述后悬置(80)设置在动力总成后侧，所述左悬置(10)、右悬置(50)、后悬置(80)均连接在车架(60)上，所述左悬置(10)通过左悬置支架(90)连接到动力总成上，所述右悬置(50)通过右悬置支架(40)连接到动力总成上，所述后悬置(80)通过后悬置支架(70)连接到动力总成上，所述左悬置(10)与左悬置支架(90)之间、右悬置(50)与右悬置支架(40)之间、后悬置(80)与后悬置支架(70)之间分别通过螺栓一(11)、螺栓二(51)、螺栓三(81)连接。 2.如权利要求1所述的电动汽车二级隔振动力总成悬置系统，其特征在于：所述左悬置(10)包括基体一(12)和内嵌于基体一(12)的衬套一(13)、衬套二(14)、衬套三(15)，所述衬套一(13)设置在基体一(12)的中心部，所述衬套二(14)、衬套三(15)左右对称式设置在衬套一(13)的左右两侧，所述衬套一(13)、衬套二(14)、衬套三(15)的轴线相互平行，所述衬套二(14)、衬套三(15)的尺寸相同，所述衬套二(14)、衬套三(15)的外径小于衬套一(13)的外径。 3.如权利要求2所述的电动汽车二级隔振动力总成悬置系统，其特征在于：所述右悬置(50)包括基体二(52)和内嵌于基体二(52)的衬套四(53)、衬套五(54)、衬套六(55)，所述衬套四(53)设置在基体二(52)的中心部，所述衬套五(54)、衬套六(55)左右对称式设置在衬套二(14)的左右两侧，所述衬套四(53)、衬套五(54)、衬套六(55)的轴线相互平行，所述衬套五(54)、衬套六(55)的尺寸相同，所述衬套五(54)、衬套六(55)的外径小于衬套四(53)的外径。 4.如权利要求3所述的电动汽车二级隔振动力总成悬置系统，其特征在于：所述后悬置(80)包括基体三(82)和内嵌于基体三(82)的衬套七(83)、衬套八(84)、衬套九(85)，所述基体三(82)的截面呈L形结构，所述衬套七(83)设置在基体三(82)的垂直架板上，所述衬套八 (84)、衬套九(85)设置在基体三(82)的水平底板上，所述衬套七(83)、衬套八(84)、衬套九 (85)的轴线相互平行，所述衬套八(84)、衬套九(85)的尺寸相同且轴线齐平，所述衬套七(83)的轴线高于衬套八(84)、衬套九(85)的轴线，所述衬套八(84)、衬套九(85)的外径小于衬套七(83)的外径。 5.如权利要求4所述的电动汽车二级隔振动力总成悬置系统，其特征在于：所述左悬置(10)通过其衬套一(13)中心处的螺栓一(11)连接左悬置支架(90)，所述右悬置(50)通过其衬套四(53)中心处的螺栓二(51)连接右悬置支架(40)，所述后悬置(80)通过其衬套七(83)中心处的螺栓三(81)连接后悬置支架(70)。 6.如权利要求5所述的电动汽车二级隔振动力总成悬置系统，其特征在于：所述左悬置(10)、右悬置(50)均安装在车架(60)上方，所述后悬置(80)安装在车架(60)下方，所述后悬置(80)基体三(82)的水平底板的上表面与车架(60)底板连接。 2
隔振理论的要素及隔振设计方法 采用隔振技术控制振动的传递是消除振动危害的重要途径。 隔振分类 1、主动隔振 对于本身是振源的设备，为了减少它对周围的影响，使用隔振器将它与基础隔离开来，减少设备传到基础的力称为主动隔振，也称为积极隔振。 2、被动隔振 对于允许振幅很小，需要保护的设备，为了减少周围振动对它的影响，使用隔振器将它与基础隔离开来，减少基础传到设备的振动称为被动隔振，也称消极隔振。 隔振理论的基本要素 1、质量m（Kg）指作用在弹性元件上的力，也称需要隔离构件（设备装置）负 载的重量。 2、弹性元件的静刚度K（N/mm） 在静态下作用在弹性元件上的力的增量T与相应位移的增量δ之比称为刚度 K=T（N）/δ（m）。如果有多个弹性元件，隔振器安装在隔振装置下，其弹性元件的总刚度计算方法如下： 如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件并联安装在装置下其总刚度K=K1+K2+K3+…+Kn。 如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件串联安装在装置下其总刚度1/K=（1/K1）+ （1/K2） + （1/K3） +（…） + （1/Kn）。
3、弹性元件的动刚度Kd。对于橡胶隔振器，它的动刚度值与隔振器橡胶硬度的 高低，使用橡胶的品种有关，一般的计算办法是该隔振器的静刚度乘以动态系数d，动态系数d按下列选取： 当橡胶为天然胶，硬度值Hs=40-60，d=1.2-1.6 当橡胶为丁腈胶，硬度值Hs=55-70，d=1.5-2.5 当橡胶为氯丁胶，硬度值Hs=30-70，d=1.4-2.8 d的数值随频率、振幅、硬度及承载方式而异，很难获得正确数值，通常只考虑橡胶硬度Hs=40°-70°。按上述范围选取，Hs小时取下限，否则相反。 4、激振圆频率ω（rad/s） 当被隔离的设备（装置）在激振力的作用下作简谐运动所产生的频率，激振力可视为发动机或电动机的常用轴速n 其激振圆频率的计算公式为ω=（n/60）×2π n—发动机（电动机）转速n转/分 5、固有圆频率ωn（rad/s） 质量m的物体作简谐运动的圆频率ωn称固有圆频率，其与弹性元件（隔振器）刚度K的关系可由下式计算：ωn（rad/s）=√K（N/mm）÷m（Kg） 6、振幅A（cm） 当物体在激振力的作用下作简谐振动，其振动的峰值称为振幅，振幅的大小按下列公式计算：A=V÷ω V—振动速度cm/s ω—激振圆频率，ω=2πn÷60（rad/s） 7、隔振系数η（绝对传递系数） 隔振系数指传到基础上的力F T与激振力F O之比，它是隔振设计中一个主要要
浅析某车型发动机悬置系统出现的问题及解决方案 【摘要】本文介绍了某车型发动机悬置隔振效果不好的原因及解决方法。 【关键词】隔振率振动频率共振 Abstract:This paper introduces the causes and solutions of the problem that the effect of the engine mounting system of some models is not good Key words:vibration isolation vibration frequency resonance 前言 随着人们对客车乘坐舒适性的要求不断提高，隔振车了设计师们必须解决的问题，隔振效果的好坏直接关系着乘客的舒适性，同时影响驾驶员的操纵稳定性和疲劳程度，严重则造成整车其余零部件的早期损毁。因此，解决好了整车的振动问题，既是对车辆本身质量的体现，同时也是整车厂技术含量高低的体现。 造成整车的抖动有很多方面的原因，主要存在于整车发动机抖动和路面不平等造成的颠簸抖动，下面就发动机本身对整车的抖动造成的影响进行分析并提出该车型抖动的解决方案。 1 发动机悬置系统的隔振机理 发动机悬置系统的振动属于受迫振动，这种受迫振动的振幅与频率比有很大的关系（频率比就是强制振动的振动频率与自振频率之比）。如果将强制振动的振幅称之为输入振幅，将受迫振动的振幅称为输出振幅，则输出振幅与输入振幅之比可称为“振动传递率”。显然，振动传递率大于1表示振动被放大，而振动传递率小于1则表示振动被减小。频率比与振动传递率关系曲线，称为“幅频响应曲线”。见下图：
而频率比与振动传递率之间的关系可用下式表达： 振动传递率=[（1+（2cR f）2）/（（1-R f2）2+（2cR f）2）]1/2 其中：R f—频率比（强制振动频率/自振频率） c—阻尼比 发动机的悬置一般采用普通橡胶悬置软垫，阻尼一般很小，可不予考虑，即认为C=0。此时，可将振动传递率表达式简化为：振动传递率=[1/（1-R f2）2]1/2 当频率比小于1时，振动被放大。频率比等于1时，振动传递率最大，出现共振。频率比继续增大，振动传递率就逐渐下降，当频率比达到1.414时，振动传递率等于1，表示振动的输出振幅回复到原始的强制振动的水平，随着频率比进一步加大，振动传递率将小于1，因而产生隔振效果。下表表示的是频率比、隔振效果及人体主观感觉之间的关系表： 因此，要使发动机造成的振动振幅减小，频率比需要加大，而发动机的振动频率因发动机的不同而略有差异，造成振动的最严重的怠速阶段抖动最大，因此发动机的初始振动频率按照发动机的怠速时点火激振频率公式f1=ni/60τ（Hz），某四缸发动机的怠速转速为700 rpm，所以发动机的怠速振动频率为23.3 Hz（其中：n---发动机转速，rpm i---发动机缸数τ—冲程数，两冲程为1、四冲程为2）。隔振效果人体感觉可以，则按照最低要求频率比必须不小于2，则受迫振动的发动机悬置软垫的自振频率必须小于23.3/2，通常一般设置为10.
1、隔振理论的要素及隔振设计方法
隔振理论的要素及隔振设计方法采用隔振技术控制振动的传递是消除振动危害的重要途径。 隔振分类 1、主动隔振 对于本身是振源的设备，为了减少它对周围的影响，使用隔振器将它与基础隔离开来，减少设备传到基础的力称为主动隔振，也称为积极隔振。 2、被动隔振 对于允许振幅很小，需要保护的设备，为了减少周围振动对它的影响，使用隔振器将它与基础隔离开来，减少基础传到设备的振动称为被动隔振，也称消极隔振。 隔振理论的基本要素 1、质量m（Kg）指作用在弹性元件上的力，也称需要隔离构件（设备装置）负 载的重量。 2、弹性元件的静刚度K（N/mm） 在静态下作用在弹性元件上的力的增量T与相应位移的增量δ之比称为刚度 K=T（N）/δ（m）。如果有多个弹性元件，隔振器安装在 隔振装置下，其弹性元件的总刚度计算方法如下： 如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件并联安装在装置下其总刚度K=K1+K2+K3+…+Kn。 如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件串联安装在装置下
其总刚度1/K=（1/K1）+ （1/K2） + （1/K3） +（…） + （1/Kn）。 3、弹性元件的动刚度Kd。对于橡胶隔振器，它的动刚度值与隔振器橡胶硬度的 高低，使用橡胶的品种有关，一般的计算办法是该隔振器的静刚度乘以动态系数d，动态系数d按下列选取： 当橡胶为天然胶，硬度值Hs=40-60，d=1.2-1.6 当橡胶为丁腈胶，硬度值Hs=55-70，d=1.5-2.5 当橡胶为氯丁胶，硬度值Hs=30-70，d=1.4-2.8 d的数值随频率、振幅、硬度及承载方式而异，很难获得正确数值，通常只考虑橡胶硬度Hs=40°-70°。按上述范围选取，Hs小时取下限，否则相反。 4、激振圆频率ω（rad/s） 当被隔离的设备（装置）在激振力的作用下作简谐运动所产生的频率，激振力可视为发动机或电动机的常用轴速n 其激振圆频率的计算公式为ω=（n/60）×2π n—发动机（电动机）转速n转/分 5、固有圆频率ωn（rad/s） 质量m的物体作简谐运动的圆频率ωn称固有圆频率，其与弹性元件（隔振器）刚度K的关系可由下式计算：ωn（rad/s）=√K（N/mm）÷m（Kg） 6、振幅A（cm） 当物体在激振力的作用下作简谐振动，其振动的峰值称为振幅，振幅的大小按下列公式计算：A=V÷ω V—振动速度cm/s ω—激振圆频率，ω=2πn÷60（rad/s） 7、隔振系数η（绝对传递系数）
书：机械振动与噪声学 赵玫，周海亭， 陈光冶，朱蓓丽 科学出版社2004年9月第1版 2008年1月第三次印刷 P135 隔振：就是在振源和设备或其他物体之间用弹性或阻尼装置连接，使振源产生的大部分能量由隔振装置吸收，以减小振源对设备的干扰。 分类：主动隔振（积极隔振） 被动隔振（消极隔振） 如图所示，其中： m —机器的质量 k —弹性装置的刚度 c （或h/ω）—弹性装置的阻尼 当机器的振幅为0X 时，它传递到底座上的力有两部分：一部分通过 弹簧传递到基础上，即弹簧力0kX ；另一部分是由阻尼器传到地基上 的力，即阻尼力0X c ω（或0hX ）。机器的受力分析和力矢量的关系如 图所示，传递到地基上的力幅T F 是上述两力的矢量和。 ()()()20202021ωζω+=+=kX X c kX F T 由式（4-23）()()222000 21/ωζωμ+-==kX kX F 代入上式得：()()()222202121ωζωωζ+-+=F F T 定义力传递率为：0F F S T ==刚性支承传递的力幅幅通过弹性支承传递的力 则()()()222202121ω ζωωζ+-+===F F S T 刚性支承传递的力幅幅通过弹性支承传递的力 当阻尼忽略不计时，0=ζ
2011ω-==F F S T 将上式画成力传递曲线，如下图所示，从图中可以看出： （1）当1<<ω时，1≈S ，当系统的固有频率远大于激励频率时，隔振效果几乎没有； （2）当2<ω时，1>S ，不但没有什么隔振效果，反而会将原来的振动放大； （3）当1=ω时，系统还要产生较大的共振振幅； （4）当2>ω时，1悬置设计
发动机悬置系统的初步设计（一） 1 发动机悬置系统的功用及激振力分析 发动机悬置系统（以下简称悬置系统）应该具备: ①隔振功能; ②支承限位功能; ③降噪等功能。 发动机总成本身是一个内在的振动源, 同时又受到来自外部的各种振动干扰, 使其处于复杂的振动状态, 引起周围零件的损坏和乘坐的不舒适等。其中: 燃烧激振频率, 是由发动机气缸内混合气燃烧, 曲轴输出脉冲扭矩, 导致发动机上反作用力矩的波动, 从而使发动机产生周期性的扭转振动, 其振动频率实际上就是发动机的发火频率,计算公式为[2] : 其中: f1——点火干扰频率, Hz; n——发动机转速, r/min; i——发动机气缸数; —发动机的冲程系数（2 或4）。 惯性力激振频率, 是由发动机不平衡的旋转质量和往复运动的质量所引起的惯性激振力和激振力矩的频率。它与发动机的缸数无关, 但惯性力的不平衡量与发动机缸数和结构特征有着密切关系。计算公式为[2]: 其中: f2——惯性力激振频率, Hz; n——发动机转速, r /min; Q——比例系
数（一级不平衡惯性力或力矩Q=1、二级不平衡惯性力或力矩Q=2） 选用的直列四缸发动机（见图3）, 其主要激振力为低速区段的二阶扭矩波动和高速区段的二阶惯性力, 表达式为（1-3）[3]: 式中, γ为总成布置倾斜角（通常指布置后曲轴与水平面的夹角）; m 为单缸活塞及往复运动部分质量; r 为曲柄半径; λ为曲柄半径与连杆长度之比（λ=r /L）; ω为发动机曲轴角速度（ω=2πn /60）; Me0 为发动机输出扭矩平均值; A 为2、3 缸中心线至动力总成重心的纵向X 距离。 2 发动机悬置系统支承点位置的最佳设计 在确定悬置系统支承点位置时, 应该考虑到低速（怠速）和高速时的不同要求。发动机总成在低速运转时, 其自身的弹性振动影响较小, 将其看成刚体, 按照刚体运动理论进行研究; 高速时自身弹性振动影响较大, 必须通过试验得到其弹性振动形态, 选择振幅最小的位置, 即将悬置系统支承点布置在弹性振动的节点位置上。 在实际设计过程时, 首先以较低频率为对象, 从刚体的振动理论出发进行研究, 然后以高频率为对象, 通过试验振动分析确定支承点最合适的位置。当激振频率较低时, 接近悬置系统的固有频率, 有可能发生共振, 此时应该尽量避免各阶振动的耦合, 至少要保证变位行程大或角变位大的主振动, 例如由激振力和力矩引起的垂直方向的振动和侧倾方向的转动独立而不耦合。 以皮卡车为例, 其发动机总成在作自由扭转振动时, 是以主惯性轴作为扭转中心轴线, 在实际运行中, 受到来自曲轴的扭转外力矩, 而主惯性轴与曲轴之间有一个夹角!, 故发动机总成在作扭转振动时实际环绕的曲线是扭矩轴（如图1所示）,
动力总成悬置系统设计原理 摘要：动力总成的安装方法对改善整车的噪音和振动起着非常重要的作用，尤其是发动机的爆发压力引起的噪音和振动；此外对改善整车的驾驶舒适性也很有效。这篇文章描述了动力总成悬置系统设计的基本概念和评估动力总成一套新方法。众所周知，一种解耦的动力总成悬置系统具有很好的NVH特性。但是，动力总成悬置系统传递力之间解耦的百分比（力之间相互影响的程度）到底有什么关系、什么是真正意义上的解耦、怎么来评估它，以及解耦了多少···；对于许多工程师来说仍不明确。传统的“一个坐标系”运动能量指数不能给出清楚的画面，发动机悬置系统是如何解耦，常常令人误解。新的概念更关注动力总成系统引起的激励。KEF是在球形坐标系中模拟，发动机和扭矩旋转轴坐标系，以及解耦的评估直接针对 某一特定的激励。球形坐标系下的KEF着重关注来自路面和轮胎的激励；发动机的KEF着重关注来自气缸方向的力和扭矩产生的激励；而TRA坐标下的KEF着重关注在怠速隔振临界条件下曲轴扭振引起的激励 英文缩写： NVH - N oise V ibration Harshness 噪音振动粗暴 KEF - Kinetic Energy Fraction 运动能量指数 TRA - Torque Roll Axis 扭矩旋转轴 FEA - Finite Element Analysis 有限元分析 CG - Center of Gravity 重心（质心） MOI - Principal moment of inertia 主惯性矩 DOF - Degree of Freedom 自由度 EMA - Engine Mount Analysis 发动机悬置分析 介绍 动力总成悬置是伴随整车的诞生而产生的，但是直到1918年，动力总成悬置仅仅用大而高强度的螺栓连接；允许动力总成通过与底盘刚性连接的横梁把振动传递到车身上。直到如今，相类似的悬置仍可在跑车上看到，但是这种悬置在轿车上已经不用了，由于它存在耐久性和NVH的问题。 在轿车上逐渐从刚性悬置发展到半柔软性的悬置，它通过利用螺旋弹簧和橡胶衬垫来实现。这样有助于解决许多零部件的耐久性问题，但是不能解决更多的NVH问题。1920年以后，开始尝试利用橡胶的特性来进行隔振和吸收发动机的振动。20世纪20年代后期，由Chrysler 首先提出动力总成浮动悬置的概念，并且在四缸发动机取得突破性进展。这也就是把弹性轴与扭矩旋转轴综合在一起考虑的第一次尝试。 在1950年Riesing 总结了美国制造的19座客车的悬置系统布局。把弹性轴与扭矩旋转轴对齐，并且把悬置点的位置选择在打击中心，主要用来改善整车的NVH。从20世纪60年代到90年代，许多技术人员主要在悬置系统的解耦方面和从分解发动机激励的响应频率方面进行了大量的研究工作（如1982 Racca Sr., 1984 Geck, 1985 Ford, 1997 Solomon ）。有一些研究者关注把从发动机上的响应或力传递到车身上如何使它最小化的问题。优化技术常用来通过调整悬置的参数来使响应最小化（1993 Bretl）。这种方法的问题在于通常需要有关详细整车方面的信息，但是这些信息在详细设计没有完成之前无法提供。 把理论和实践两方面结合起来看，解耦的发动机悬置系统是非常好的着眼点，对于整车的研发来说。通过对整车进行有限元模型分析计算，来调整悬置的刚度是非常容易实现，之后，再改善整车的NVH性能。可是，解耦的概念在许多出版文献中介绍的不是很清楚。在某一坐标系下的KEF指数被广泛应用在动力总成悬置系统中，这篇文章介绍了在激励方向上评
隔振理论的要素及隔振设计方法采用隔振技术控制振动的传递就是消除振动危害的重要途径。 隔振分类 1、主动隔振 对于本身就是振源的设备,为了减少它对周围的影响,使用隔振器将它与基础隔离开来,减少设备传到基础的力称为主动隔振,也称为积极隔振。 2、被动隔振 对于允许振幅很小,需要保护的设备,为了减少周围振动对它的影响,使用隔振器将它与基础隔离开来,减少基础传到设备的振动称为被动隔振,也称消极隔振。 隔振理论的基本要素 1、质量m(Kg)指作用在弹性元件上的力,也称需要隔离构件(设备装置)负载的 重量。 2、弹性元件的静刚度K(N/mm) 在静态下作用在弹性元件上的力的增量T与相应位移的增量δ之比称为刚度 K=T(N)/δ(m)。如果有多个弹性元件,隔振器安装在隔振装置下,其弹性元件的总刚度计算方法如下: 如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件并联安装在装置下其总刚度K=K1+K2+K3+…+Kn。 如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件串联安装在装置下其总刚度1/K=(1/K1)+ (1/K2) + (1/K3) +(…) + (1/Kn)。
3、弹性元件的动刚度Kd。对于橡胶隔振器,它的动刚度值与隔振器橡胶硬度的 高低,使用橡胶的品种有关,一般的计算办法就是该隔振器的静刚度乘以动态系数d,动态系数d按下列选取: 当橡胶为天然胶,硬度值Hs=40-60,d=1、2-1、6 当橡胶为丁腈胶,硬度值Hs=55-70,d=1、5-2、5 当橡胶为氯丁胶,硬度值Hs=30-70,d=1、4-2、8 d的数值随频率、振幅、硬度及承载方式而异,很难获得正确数值,通常只考虑橡胶硬度Hs=40°-70°。按上述范围选取,Hs小时取下限,否则相反。4、激振圆频率ω(rad/s) 当被隔离的设备(装置)在激振力的作用下作简谐运动所产生的频率,激振力可视为发动机或电动机的常用轴速n 其激振圆频率的计算公式为ω=(n/60)×2π n—发动机(电动机)转速n转/分 5、固有圆频率ωn(rad/s) 质量m的物体作简谐运动的圆频率ωn称固有圆频率,其与弹性元件(隔振器)刚度K的关系可由下式计算:ωn(rad/s)=√K(N/mm)÷m(Kg) 6、振幅A(cm) 当物体在激振力的作用下作简谐振动,其振动的峰值称为振幅,振幅的大小按下列公式计算:A=V÷ω V—振动速度cm/s ω—激振圆频率,ω=2πn÷60(rad/s) 7、隔振系数η(绝对传递系数) 隔振系数指传到基础上的力F T与激振力F O之比,它就是隔振设计中一个主要
隔震技术基本原理 引言 如今，由于地震频发，人们对建筑物的防震能力越来越为关注。对于地震作用，在建筑物的结构设计上人们多以抗震设计为主，一种途径是通过降低建筑物结构底部刚度，减小地震对建筑物的作用效应，达到抗震的目的；另一种途径是加大构件截面，增强结构底部刚度，提高建筑物自身的抵抗能力，达到抗震的目的。对于钢筋砼结构建筑，目前世界各国多是采用后一种途径进行抗震设计，这种方法有其成功之处，但却也有很多不足：（1）建筑物刚度越大，导致的工程总结也越高，但受地震作用的效应却更强；（2）建筑结构自身刚度无论多大，当受到强烈地震作用时，其抵抗能力仍是相当有限，不能做到“大震不坏”。 近年来，各专家学者通过对地震作用特点的研究，提出了建筑物隔震设计的构想，并付诸实施，证明了这种技术的安全性与经济性。本人认为，“隔震设计”代表了未来建筑抗震设计的发展方向。 一、隔震技术及其基本原理 1.1隔震技术的发展 传统抗震结构主要利用结构主体结构抗侧力构件屈服后的塑性变形和耗能来耗散地震的能量，因此对这些区域的耗能性能要求特别重要。一旦由于某些因素而导致这些区域产生问题，则就会严重的影响结构的抗震性能，甚至产生严重破坏。在以往的结构抗震设计中，主要通过在结构设计中设置多道抗震设防线、选用耗能构件和对结构的刚度、承载力、延性的合理匹配来提高结构抗震性能。 隔震技术就是在此基础上发展起来的一门新兴学科，它能有效地吸收地震能量，减少结构的水平地震作用，从而消除或减轻结构和非结构的地震损坏，增强建筑物及内部设施和人员的地震安全性，提高建筑物的抗震能力。与以往的建筑结构抗震设计，采用隔震技术的建筑物具有以下优点：（1）、提高地震时结构的安全性；（2）、设计自由度增大；（3）、防止内部物品的振动移动和翻到；（4）、防止非结构构件的破坏；（5）、抑制振动的不适感；（6）、可以保证机械器具的使用功能； 近代的基础隔震技术基本上可分为两大类,即弹性隔震和基础滑动隔震。在弹性隔震中,叠层钢板橡胶垫隔震技术应用最多。这类隔震方案主要是在房屋底层与基础顶面之间增设一个侧向刚度很低的隔震层,使在地震过程中整个结构体系的周期变长,变形集中在底层,上部结构基本上是刚性运动。但主要用于隔震水平地震动,对于竖向震动则几乎没有隔离作用;另一方面,这种隔震体系实际上是在地震时对上部结构起着低通滤波的作用,地震中的中高频成分几乎全部可以滤掉,但并不能完全避免结构共振。
隔振基本原理 主动隔振和被动隔振的共同点是安装减振器(弹簧)，但减振器安上去后，可能使要保护的电子产品的振动减小了。也可能使振动比原来更大。因此必须了解振动的基本原理，否则可能会得到相反的结果。 1．病动系统的组成 机械振动时物体受交变力的作用，在莱一位置附近做往复运动。如电动机放在一简 支梁上，当电动机旋转时，由于转子的不平衡质量的惯性力引起电动机产生上下和左右方向的往复运动。当限制其左右方向的运动时，就构成了最简单的上下方向的振动(单自由 度系统的正弦振动)，如图5—50(a)所示。亿宾微电子电动机放在简支梁上，电动机的转动中心在0 点，转子质量为mf，重心偏移在口点，偏心距为‘，转子转动的角速度为m，则转动时，转子 产生的离心力为EJ，zJ的垂直分量为y2，水平分量为D：。 如果限制左右方向的运动，则电动机仅受yJ的交变作用。如果只考虑简支梁的弹 性，不计其质量，电动机连同底座的质量为m，视为一个集中质量，则电动机的振动模型可表示为图5—50(b)，该图即为其力学模型。研究机械振动时，往往把实际的复杂系统进行简化，抓主要因素，得出力学模型，然后用力学模型进行分析计算。几种常见的振动力学模型如图5—5l所示，5—51(a)是单自由度系统自由振动；图5—51(b)是单自由度系统阻尼自由振动；图5—51(c)、5—51(d)是单自由度系统的强迫振动的两种形式。固5—5l(c)中激振以交变力形式存在，图5—51(d)中激振以支承振动位移的形式加于系统。
物体呼弹性回复力和重力的作用，并只能在一个方向上振动的机械振动称为单自
从图5—52(b)可以看出，这种振动只要一开始，就会不停地进行下去，这显然是不行的。只要给振动系统加上阻尼f(常用阻尼比D表示)，如图5—5l(b)所示，振动就很挟消失，这种振动称为阻尼自由振动。 3．单自由度系统的阻尼强迫振动 实际产品的持续振动是取外来激振对弹性系统做功，即输入能量以弥补阻尼所消耗 的能量来进行的。激振有两种形式产种情况是以交变力的形式徽振，激振力幅值为认， 如图5—51(c)所示；AT90CAN64另一种情况是以支承正弦振动的形式结出，位移的幅值为A‘，如图5— 51(d)所示。这两种情况造成产品振动的结果是一样的，它们只沿一个方向振动，并且都 有阻尼器，因此我们把这种振动方式称为单自由度系统的阻尼强迫振动。单自由度系统 的阻尼强迫振动也是常见的一种振动形式。