金属橡胶光电吊舱的减振器设计研究

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金属橡胶减振器在机载光电吊舱复合减振系统中的应用

ＷＡＮＧＰ
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（１。Ｓｃｈｏｏｌｏｆｐｈｏｔｏ — ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｅｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓ，ＦｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ）
术有着重要的意义。
关键词：金属橡胶；减振；光电吊舱；无角位移
中图分类号：ＴＨ１１３．２５文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊＶＳ．２０１４．０５．０３５
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌ－ｒｕｂｂｅｒｄａｍｐｅｒｓｉｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆａｎａｉｒｂｏｒｎｅｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌｐｏｄ

金属橡胶减振器在发动机安装时的减振设计研究

维普资讯
第２７卷第３期
２００７年
飞
机
设
计
Ｖ０．７Ｎｏ３１２．
Ｊｎｕ２００７
６月
ＡＩＲＣＲＡＦＳＧＮＴＤＥＩ
文章编号：１７－５９２０）３００ — ４６３４９（０７０ — ０７０
．＝［０ａ一ａ，，ｂ，Ｙ］，ａ，７，ｌ０…，ＩＴ（）ｂ，，６２
由ｇ的表达式可知，参数识别问题（）５是关于非线性的，但由上节的函数展开可见，这一非线性参数识别问题可简化为扩充参数的线性参数估计问题。根据逼近要求的有限截断及式（），３
歼击机振动过大会造成飞机仪器设备的损坏和功能失效，引起飞行员疲劳、听力下降和反应迟钝；更为严重的是，强烈振动会使机体结构发生疲劳断裂，引发机毁人亡事故。由于飞机环境恶劣，要求减振装置必须在较宽的频带范围内提供较大的阻尼，有效地减小发动机引起的飞机振动。金属橡胶（钢丝网）减振器具有软弹簧刚度类的非线性特性、振动阻尼大、冲击性能好、承载能力大等优点，完全满足发动机减振、隔振的设计要求，并通过了在某型飞机上的应用动机安装时的减振设计研究
杨广双，陈忠明
（．中国人民解放军驻沈阳飞机工业（１集团）有限公司军事代表室，辽宁沈阳１０３）１０４
（．沈阳飞机设计研究所，辽宁沈阳２１０３）１０５

新型光电吊舱无角位移减振器设计

新型光电吊舱无角位移减振器设计
李玉龙;何忠波;白鸿柏;刘树峰;郝慧荣;李冬伟
【期刊名称】《机械科学与技术》
【年(卷),期】2012(031)004
【摘要】根据现有两轴四框架机载光电吊舱减振结构,设计了新型的可限制角位移的内外框架减振器,通过内外框架减振器的合理组合,实现了三向转动自由度的限制与吊舱振动的分级衰减。

并根据振动理论计算了内外框架减振器的刚度系数与阻尼系数的范围,用SolidWorks软件建立了内外框架减振器及简化吊舱的三维模型,结合Adams/Vibration仿真分析了减振器安装于系统后的减振性能。

结果表明：该内外框架减振器组合后能够满足无角位移减振的要求。

【总页数】4页(P568-571)
【作者】李玉龙;何忠波;白鸿柏;刘树峰;郝慧荣;李冬伟
【作者单位】军械工程学院,石家庄050003;军械工程学院,石家庄050003;军械工程学院,石家庄050003;军械工程学院,石家庄050003;军械工程学院,石家庄050003;军械工程学院,石家庄050003
【正文语种】中文
【中图分类】TH113.25
【相关文献】
1.光电吊舱无角位移被动减振系统研究 [J], 李玉龙;何忠波;白鸿柏;郝慧荣;李冬伟
2.金属橡胶光电吊舱的减振器设计研究 [J], 刘树峰;白鸿柏;李玉龙;李冬伟
3.无人机载光电平台无角位移减振器研究进展 [J], 李玉龙;何忠波;白鸿柏;刘树峰
4.机载光电吊舱橡胶减振器的设计与应用 [J], 刘家燕;程志峰;王平
5.新型无角位移减振机构设计 [J], 李伟;舒陶;陈祖金
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机载光电吊舱橡胶减振器的设计与应用_刘家燕

［１－２］
踪精度，保护光学载荷，必需采取有效的隔振措施。光电吊舱在工作时受到的振动主要来自两部一部分来自战斗机，包括飞机发动机组工作产分，生的振动，飞机航线、速度、高度、姿态的急剧变化各种大气现象和空气动力现象颤振、产生的振动，扰流、抖振引起的振动，相对光学载荷窗口的空气流动和低频热动力现象引起的振动等。另一部分包括光学载荷内部的调焦、变来自光电吊舱自身，倍、调光机构等工作时引起的振动，光学载荷框架摇摆产生的振动，光学载荷重心不固定产生的振动等。光学载荷自身所引起的振动可通过精密设计、加工和装配来使振动量级减到极小。因此，光电吊舱所受振动的主要来源是使用环境，振动的性质主要是随机振动。本文所研究的光电吊舱由于其特有的安装方式而不能使用外置减振器，必须在光电吊舱内部
中国机械工程第２５卷第１０期２０１４年５月下半月
机载光电吊舱橡胶减振器的计与应用
２刘家燕１程志峰１王平１，
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春，１．１３００３３，，长春理工大学长春１２．３００２２
摘要：为了保护光电吊舱的内部光学载荷，减小振动对机载光电吊舱成像质量和稳定精度的影响，设计了一种用于载荷内框架安装的橡胶减振器。依据橡胶减振原理，对橡胶减振器进行了形状设计和参数计算。所设计的超薄型橡胶减振器，安装后仅使吊舱内部光学载荷相对内框架距离比安装前增大试验结果表明：振动强度测试值（加速度均方根值）明显减小，垂直方向由２水１ｍｍ。３．１０．０ｇ降至１ｇ，，。，平方向由１１．４．８ｇ降至４ｇ有效地减小了振动对光学载荷的影响光电吊舱在实际挂飞时成像质量良好，跟踪精度满足技术指标要求。关键词：橡胶减振器；光电吊舱；光学载荷；加速度均方根：／中图分类号：ＴＨ１２３ＤＯＩ１０．３９６９．ｉｓｓｎ．１００４－１３２Ｘ．２０１４．１０．００７ｊＤｅｓｉｎａｎｄＡｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＲｕｂｂｅｒＳｈｏｃｋＡｂｓｏｒｂｅｒｉｎＡｉｒｂｏｒｎｅＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃＰｏｄｇｐｐ１１１，２ＬｉｕＪｉａａｎｈｅｎＺｈｉｆｅｎａｎＰｉｎＣｙｇｇＷｇｇ，，１．ＣｈａｎｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｔｉｃｓＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＰｈｓｉｃｓｇｐｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓＣｈａｎｃｈｕｎ，１３００３３ｙｇ，，２．ＣｈａｎＣｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｈａｎｃｈｕｎ１３００２２ｇｙｇｙＣｇ：，ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｏｔｉｃａｌｌｏａｄｏｆｒｅｄｕｃｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎｆｌｕｒｏｔｅｃｔｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｏｄ－ｐｐｐｐ ’ ，ｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｏｄｓｕａｌｉｔｅｎｃｅｓｏｎａｉｒｂｏｒｎｅｉｍａｉｎａｎｄｔｈｅｓｔａｂｌｅａｃｃｕｒａｃｒｕｂｂｅｒｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｂｅｒｐｐｑｙｇｇｙａ，ｗａｓｄｅｓｉｎｅｄｆｏｒｔｈｅｌｏａｄｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｆｒａｍｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｒｕｂｂｅｒｄａｍｉｎｔｈｅｓｈａｅｒｉｎｃｉｌｅｓｇｐｇｐｐｐｒｕｂｂｅｒｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｂｅｒｗａｓｄｅｓｉｎｅｄａｎｄｔｈｅｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ａｎｕｌｔｒａｔｈｉｎｒｕｂｂｅｒｓｈｏｃｋｏｆａｒａｍｅｔｅｒｓｇｐ，ａｂｓｏｒｂｅｒｗａｓｄｅｖｅｌｏｅｄａｎｄｔｈｅｏｔｉｃａｌｌｏａｄｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｆｒａｍｅｗａｓｈｏｉｓｔｅｄ１ｍｍａｆｔｅｒｆｉｔｔｉｎｔｈｅｒｕｂｂｅｒｐｐｇ： — ｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｂｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｅｘｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｔｅｓｔｖａｌｕｅｐｙ：，ｒｏｏｔｍｅａｎｓｕａｒｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｉｓｍｕｃｈｌｅｓｓｆｒｏｍ２３．１ｅｌｌｓｔｏ１０．０ｎｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｒｏｍ１１．４ｑｇｆｇｉｇ，ｆｅｌｌｓｔｏ４．８ｉｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｎｔｈｅｏｔｉｃａｌｌｏａｄａｒｅｒｅｄｕｃｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌ．ｇｐｙ，，ｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｏｄｕａｌｉｔｒｅｃｉｓｉｏｎＴｈｅｍｏｕｎｔｅｄｏｎａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅｉｓａｌｉｅｄｉｍａｉｎｉｓｆｉｎｅｔｒａｃｋｉｎｐｐｑｙｐｐｐｇｇｇｍｅｅｔｓｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ．ｐ：；；；ｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｏｄＫｅｗｏｒｄｓｒｕｂｂｅｒｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｂｅｒｏｔｉｃａｌｌｏａｄｒｏｏｔｍｅａｎｓｕａｒｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｐｐｑｙ

橡胶减振器的原理解析

橡胶减振器的原理解析标题：橡胶减振器的原理解析引言：橡胶减振器是一种常见的减振装置，它通过橡胶的特殊性能，在机械运动中起到减振和消除震动的作用。

本文将深入解析橡胶减振器的原理，包括橡胶材料的特性、减振器的结构和工作原理、减振器的设计考虑因素以及其在不同领域中的应用。

第一部分：橡胶材料的特性橡胶是一种高弹性材料，具有优良的拉伸性、耐磨性和耐寒性等特点。

它的分子链结构决定了其能够在受力作用下发生变形，并在去除外力后恢复原状。

这种特性使得橡胶成为一种理想的减振材料，能够吸收和分散机械震动的能量。

第二部分：橡胶减振器的结构和工作原理橡胶减振器通常由橡胶垫和金属结构部件组成。

金属结构部件提供了橡胶减振器的支撑和固定功能，而橡胶垫则起到减振和隔离震动的作用。

橡胶的弹性以及其与金属结构部件的固定方式决定了减振器的工作原理，即在机械振动的过程中，橡胶垫吸收和分散震动能量，减少传递给其他部件的振动力。

第三部分：减振器的设计考虑因素减振器的设计涉及许多考虑因素，包括负载、频率响应、振幅和环境条件等。

负载是指减振器在工作过程中所承受的力量，需要确保减振器能够承受和分散这些力量，从而发挥减振效果。

频率响应是指减振器在不同频率下的减振效果，需要根据实际应用需求选择合适的减振器类型和参数。

振幅是指振动的幅度，橡胶减振器的设计应考虑到振动幅度对橡胶材料的影响，确保减振器的可靠性和寿命。

环境条件是指减振器所处的环境温度、湿度和化学物质等因素，这些因素会对橡胶材料的性能和使用寿命产生影响，需要进行合理的选择和防护。

第四部分：橡胶减振器的应用领域橡胶减振器在各个领域中都有广泛的应用，包括机械、建筑、交通运输、航空航天等。

在机械领域中，减振器可以被应用于发动机、液压系统、振动输送设备等，以减少机械震动对设备的损伤和影响。

在建筑领域中，减振器可以被应用于建筑结构、地震防护系统等，以减少地震和风力对建筑物的影响。

在交通运输领域中，减振器可以被应用于汽车、火车和飞机等交通工具，以提供乘坐的舒适性和安全性。

橡胶振动减震件的设计与优化

橡胶振动减震件的设计与优化一、引言橡胶振动减震件是一种广泛应用于工业设备中的振动减震装置，在某些需要较好的减震效果的场合，尤其是表现在振动频率范围较宽、荷载变化较大的工况下，橡胶振动减震件凭借其较高的能量吸收能力和可塑性被广泛采用。

本文旨在探讨橡胶振动减震件的设计和优化，帮助工程师们更好地理解振动减震装置的机理，并提出一些设计和优化建议，以实现更好的减震效果。

二、橡胶振动减震件的机理橡胶振动减震件是由橡胶材料和金属材料组成的复合材料，其减震机理可以归纳为以下几点。

1、降低共振频率橡胶材料具有较为柔软的弹性特性，可以降低设备的共振频率，从而有效地减缓设备振动幅度，防止共振破坏。

2、吸收振动能量橡胶材料可以将振动能量转化为内能，从而吸收振动能量，减缓设备振动。

3、消除冲击橡胶材料有良好的阻尼特性，可以消除设备的冲击，避免冲击对设备造成损伤。

4、缓解振动干扰橡胶材料还可以缓解设备产生的振动干扰，保护其他设备不受振动影响。

三、橡胶振动减震件的设计与优化橡胶振动减震件的设计需要考虑以下几个方面。

1、材料选择橡胶振动减震件的材料选择是一个关键性问题。

一般选用的橡胶材料有天然橡胶、合成橡胶、丁腈橡胶等。

同时，还要考虑金属材料的选择，如碳钢、铝合金等。

2、尺寸选择橡胶振动减震件的尺寸选择也是一个比较重要的问题。

一般需要根据设备的质量、振动频率、振幅和工作环境等参数进行合理的设计，以确保减震效果较好。

3、形状设计橡胶振动减震件的形状设计也是一个比较重要的问题。

其设计需要考虑到多个方面，如橡胶减震元件的外形、橡胶硬度、橡胶内空隙等因素。

4、安装方式橡胶振动减震件的安装方式也是一个比较重要的问题。

其安装方式需要考虑到设备的操作要求以及橡胶振动减震件的负载能力，以确保设备能够正常运行。

四、橡胶振动减震件的优化橡胶振动减震件的优化主要是针对其材料、形状和尺寸等方面进行的。

1、材料的优化在选择橡胶材料时，可以考虑采用新型智能材料或高性能阻尼材料等，以提高减震效果。

光电吊舱内框架减振系统设计_甘至宏

第１８卷　第９期２０１０年９月光学精密工程　Ｏｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．１８　Ｎｏ．９　Ｓｅｐ．２０１０收稿日期：２０１０－０４－０７；修订日期：２０１０－０６－０８．基金项目：国家９７３重点基础研究发展规划项目（Ｎｏ．２００９ＣＢ７２４００１０５）文章编号　１００４－９２４Ｘ（２０１０）０９－２０３６－０８光电吊舱内框架减振系统设计甘至宏（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３）摘要：为了实现在在喷气机上用光电吊舱观测导弹发射全程的动态状况，设计了光电吊舱内框架减振系统。

首先，分析了吊舱的工作环境和框架结构的工作原理，指出内框架减振的必要性。

然后，讨论减振轴系的特性，指出内框架加减振器的轴系必须消间隙，并设计了一种模块式驱动轴系，此模块将力矩电机的厚度与轴承的厚度合二为一，减少了轴系的占用空间，增加了有效载荷空间。

最后，提出了一种切实可行的内框架减振系统，该系统采用模块式组合方式，具有灵活性和通用性；采用内框架系统独立装调，平推进入外框架安装的设计，使内框架减振系统极易安装调试。

对这种装有内框架减振系统的光电吊舱在振动台上做振动试验并观测模拟目标，结果表明，吊舱工作状况良好，跟踪目标的视频图像清晰流畅；在摇摆台上做跟踪精度检测实验，检测结果显示，跟踪精度误差不大于１ｍｒａｄ，满足指标要求。

关　键　词：光电吊舱；内框架减振结构；模块式驱动轴系中图分类号：Ｖ２７；ＴＨ７０３文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＯＰＥ．２０１０１８０９．２０３６Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｉｎｎｅｒ　ｆｒａｍｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｂｓｏｒｂｉｎｇｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｐｏｄＧＡＮ　Ｚｈｉ－ｈｏｎｇ（Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｃｓ，Ｆｉｎｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｏｂｓｅｒｖｅ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｍｉｓｓｉｌｅ　ｌａｕｎｃｈｉｎｇ　ｂｙ　ａ　ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｐｏｄ，ａｎｉｎｎｅｒ　ｆｒａｍｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｂｓｏｒｂｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｐｏｄ　ｗａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｄ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ　ｔｏ　ｄａｍｐ　ｔｈｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆ　ｉｎｎｅｒ　ｆｒａｍｅ　ｗａｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｂｓｏｒｂｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ａｎｄｈｏｗ　ｔｏ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ｔｈｅ　ｓｈａｆｔ　ｇａｓ　ｗａｓ　ｇｉｖｅｎ．Ａ　ｍｏｄｕｌｅ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｓｈａｆｔ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓ　ｏｆ　ｔｏｒｑｕｅ　ｍｏｔｏｒ　ａｎｄ　ｂｅａｒｉｎｇｓ　ｔｏ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｓｈａｆｔｉｎｇ　ｓｐａｃｅ　ａｎｄ　ｔｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｓｐａｃｅ　ｏｆ　ｅｆ－ｆｅｃｔｉｖｅ　ｌｏａｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎ　ｉｎｎｅｒ　ｆｒａｍｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｂｓｏｒｂｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｂｙ　ｍｏｄｕｌｅ　ｃｏｍｂｉｎａ－ｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ａｎｄ　ｕｎｉｖｅｒｓａｌ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ａｐｐｌｉａｎｃｅ　ａｎｄｃａｒｒｙｉｎｇ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｙ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｉｎｎｅｒ　ｆｒａｍｅ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｏｕｔｓｉｄｅ　ｆｒａｍｅ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ａｓｓｅｍｂｌｅａｎｄ　ａｄｊｕｓｔ　ｇｒｅａｔｌｙ．Ａ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｐｏｄ　ｗｉｔｈ　ａｎ　ｉｎｎｅｒ　ｆｒａｍｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｂ－ｓｏｒｂｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｉｎ　ａ　ｔｅｓｔ　ｆｉｅｌｄ　ａｎｄ　ａ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｔａｒｇｅｔ　ｗａｓ　ａｌｓｏ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ，ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｒｅ－ｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｏｄ　ｈａｓ　ａ　ｇｏｏｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｖｉｄｅｏ　ｉｍａｇｅ　ｏｆ　ｔａｒｇｅｔ　ｉｓ　ｃｌｅａｒ　ａｎｄ　ｆｌｕ－ｉｄ．Ｔｈｅ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｅｒｒｏｒ　ｉｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　１ｍｒａｄ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｏｅｌｅｃｒｏｎｉｃ　ｐｏｄ；ｉｎｎｅｒ　ｆｒａｍｅ　ｄａｍｐｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｏｄｕｌｅ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｓｈａｆｔ１　引　言吊舱是指安装有机械设备或武器并吊挂在机身或机翼下的流线形短舱段，光电吊舱可用于观测导弹发射和飞行过程中的动态状况。

光电吊舱内框架减振系统设计

Ａｂｓｒｃ：Ｉｒｅｏｏｅｖｈｎａｉｏｅｓｎｆｍｉｓｌａｎｃｎｐｏｌｃｒｎｃｐｏｔａｔｎｏｄｒｔｂｓｒｅｔｅｄｙｍｃｐｒｃｓｉｇｏｓｉｅｌｕｈｉｇｂｙａｏｔｅｅｔｏｉｄ，ａｎｉｅｒｍｅｖｂｒｔｏｂｏｒｉｙｓｅｆｒｔｐｔｅｅｔｏｎｃｐｓｄｖｌｐｄｎｎｒｆａｉａｉｎａｓｂｎｇｓｔｍｏｈｅｏｏｌｃｒｉｏｄｗａｅｅｏｅ．Ｆｉｓｌｒｔｙ，ｔｒｎｈｅｗｏｋｉｇｅｉｏｍｅｓａｄｗｏｋｉｒｎｃｐｌｓｏｆｔｄｗｅｅａａｙｅｎｖｒｎｎｔｎｒｎｇｐｉｉｅｈｅｐｏｒｎｌｚｄ，ａｈｅｎｅｅｓｔｏｄｍｐｔｉａｉｎｎｄｔｃｓｉｙｔａｈｅｖｂｒｔｏｏｆｉｒｆａｓｐｎｔｄｏ．Ｔｈｅｃｒｃｅｉｔｃｆｖｂａｉｂｓｂｎｇｓｓｅｒｉｃｓｅｎｎｎｅｒｍｅｗａｏｉｅｕｔｈａａｔｒｓｉｓｏｉｒｔｏｎａｏｒｉｙｔｍｓｗｅｅｄｓｕｓｄａｄ
ｔｃｅｓｓｏｏｑｏｏｎｅｒｎｇＯｄｃｅｓｈｅｓａｔｎｇｓａｅａｄｔｎｃｅｓｈｅｓｃｆｅ — ｈｉｋｎｓｅｆｔｒｕｅｍｔｒａｄｂａｉｓｔｅｒａｅｔｈｆｉｐｃｎｏｉｒａｅｔｐａｅｏｆｆｃｉｅｌａ．Ｆｉｌｙ，ａｎｎｒｆａｅｖｉａｉｎａｏｂｎｇｓｓｅｗａｓｇｎｄ．Ｂｙｍｏｕｌｏｂｎ — ｅｔｖｏｄｎａｌｎｉｅｒｍｂｒｔｏｂｓｒｉｙｔｍｓｄｅｉｅｄｅｃｍｉａｔｏｉｎ，ｔｙｓｅｉｏｅｆｅｂｅａｄｕｎｖｒａ．Ｆｕｒｈｅｍｏｅ，ｂｙｕｉｈｅｉｄｅｎｄｎｐｐｉｎｃｎｄｈｅｓｔｍｓｍｒｌｘｉｌｎｉｅｓ１ｔｒｒｓｎｇｔｎｐｅｅｔａｌａｅａｃｒｙｎｇｈｏｉｏｎａｌｏｗａｄｔｅｉｎｅｒｍｅｉｔｈｕｔｉｅｆａａｒｉｒｚｔｌｙｆｒｒｈｎｒｆａｎｏｔｅｏｓｄｒｍｅ，ｔｅｓｔｍｓｅｓｏａｓｍｂｅｈｙｓｅｉａｙｔｓｅｌ

光电吊舱无角位移被动减振系统研究

结果表明，该系统实现了三向相等刚度，解除了系统三个方向的线振动耦合，保证了荷载基准与底座基准振动状态下无相对角位移。
关键词：被动减振；角位移；无减振器；电吊舱光
中图分类号：Ｔ１．５Ｈ１３２文献标识码：Ａ
Ｎｏａｇｌｒｄｓａｅｅａｓｖｉａｉｎｉｏａｉｎｙｔｍｏｐｔｃｌｐｄｎ— ｎｕａｉｐｌｃｍｎｔｐｓｉｅｖｂｒｔｏｓｌｔｏｓｓｅｆｒｏｉａｏ
振
动
与
冲
击
第３卷第１期ｌ６
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＯＮＩＡＮＤＨ０ＣＳＫ
光电吊舱无角位移被动减振系统研究
李玉龙，何忠波，白鸿柏，郝慧荣，李冬伟
（军械工程学院，石家庄０００）５０３
摘要：根据某型光电吊舱无角位移减振的需求，利用分级减振的设想，设计了一组内外框架减振器，计算了减振
金属橡胶外壳
［］［＝８８＝［ｄ，］］２，４［，［ｌ＝］三三，Ｉ］五
ｇ
（）ｂ
（Ｊｃ
图１减振器及系统结构图
Ｆｇ１Ｓｈｍａｉｉｇａｏａｅｓａｄｐｏｏｌｃｒｏｉ．ｃｅｔｄａｒｍｆｄｍｐｒｎｈｔｅｅｔｃｐｄｃｉ
１减振器结构及减振系统设计
设计减振器的目的是通过减振器组成的被动式减
基金项目：国家自然科学基金（０７２０；５７５２）军械工程学院原始创新基金（ＳＸ０；ＹＣ０４）武器装备 “ 十一五” 预先研究资助项目（１１０００）５３２４４５收稿日期：２１００１— ６—２修改稿收到日期：０１～８—２０２１０９

金属橡胶减振器振动及冲击特性实验研究

的表达式为ｌ：３ｌ
实验原理图如图２所示图中的电荷传感器１内置在振动台中．它与振动台以及控制与功率放大
器三者构成了一个实时循环的闭环控制系统．保证
了振动台能产生出所需的振动信号整个实验信号
的传递过程为：由ＰＣ机设定参考信号，内置控制
冲击时间是影响冲击隔离效果的主要因素．在短冲击时增加冲击持续时间增大了冲击隔离系数和
最大变形．而在长冲击时冲击隔离系数和最大变形
『２１黄协清，张铁山，张俊华．属橡胶材料隔振特性研究金
【１机械科学与技术，２０，１（：９７９０Ｊ．００９６）７— ８．［３］李中郢，卢正人．天器用新型金属橡胶减振器【上航Ｊ］．
图４不同配重时的响应及传递率
ＤＩＡＮＺＩＣＨＡＮＰＩＫＥＮＫＡｏｘ｜ＮＧＹＵＨＵＡＪＩＩＮＧｓＨｔＡＮＹ
第２期
金鸣等：金属橡胶减振器振动及冲击特价实验研究
３２不同冲击的加速度峰值．
在无阻尼线性系统中．冲击加速度的峰值对冲击隔离系数的影响很小。但对于金属橡胶隔振器，不但冲击响应最大峰值加速度和最大变形与冲击加速度峰值有关．而且冲击隔离系数也随着冲击加速度峰值的变化而变化图７是在配重为０３ｇ时．０ｋ

机载光电吊舱橡胶减振器的设计与应用

(a)导线中点运动轨迹图(b)各向稳态振动时间历程曲线图4 U =12m /s 时覆冰导线舞动轨迹和时间历程曲线起的受迫振动㊂图4a 表明导线中点运动轨迹为椭圆,图4b 中q 1㊁q 2和q 3分别为垂直㊁水平和扭转振动历程曲线㊂通过分析知,三向振动一阶频率为f y1=f z 1=f θ1=0.575H z ,小于同阶垂直振动固有频率f y 1=0.608H z ,且二者差5.48%㊂表明非线性因素使振幅对系统振动频率产生了影响,即系统的频率失去等时性”㊂图5为有限元数值模拟得到的导线垂直振动(y 向)频谱图[11],所选参数与本文相同㊂垂直振动频率f y1=0.570H z 与连续体模型分析结果0.575H z 相对误差仅为0.87%,且图5中振幅y 值与图4中表示垂直振动位移的q 1也十分吻合㊂图5 垂直振动频谱图4 结论本文建立了覆冰分裂导线垂直㊁水平和扭转振动耦合的连续体动力学方程,在此基础上深入探讨了结构参数对各阶模态线性固有频率的影响,结果表明,导线水平张力和跨度对频率影响显著,且在小张力范围内自重对垂直振动频率影响大㊂对耦合动力学方程进行了数值模拟,模拟结果表明各向振动均收敛于稳定的极限环㊂1阶模态振动频率小于该阶模态的线性固有频率㊂上述分析结果与有限元结果吻合,表明连续体模型能很好地反应振动系统结构和动力学特性㊂参考文献:[1] 郭应龙,李国兴,尤传永.输电线路舞动[M ].北京:中国电力出版社,2003.[2] 王吉岱,连金玲.气动式除冰机器人及其运动学分析[J ].中国机械工程,2013,24(5):610‐613.W a n g J i d a i ,L i a nJ i n l i n g .K i n e m a t i c s A n a l y s i so fa P n e u m a t i cD e-i c i n g R o b o t [J ].C h i n a M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,2013,24(5):610‐613.[3] D e n H a r t o g JP .M e c h a n i c a lV i b r a t i o n s [M ].N e w Y o r k :M c G r a w ‐H i l l ,1956.[4] N i g o lO ,B u c h a nPG.C o n d u c t o rG a l l o p i n g :1.T o r -s i o n M e c h a n i s m [J ].I E E E T r a n s a c t i o n so n P o w e rA p p a r a t u s a n dS y s t e m s ,1981,100(2):699‐707.[5] Y uP ,S h a h A H ,P o p p l e w e l lN.I n e r t i a l l y C o u pl e d G a l l o p i n g o f I c e dC o n d u c t o r s [J ].J o u r n a l o fA p p l i e d M e c h a n i c s ,1992,59(1):140‐145.[6] 李伟义.连续体斜拉索风雨激振的非线性研究[D ].天津:天津大学,2008.[7] 李碧辉,田丰.浅谈线路覆冰的危害及防治[J ].江西电力,2008,32(1):47‐50.L i B i h u i ,T i a nF e n g .O nt h eD a m a g ea n dC o n t r o l o f T r a n s m i s s i o nL i n e I c i n g [J ].J i a n gx iE l e c t r i c ,2008,32(1):47‐50.[8] 王洪礼,张琪昌.非线性动力学理论与应用[M ].天津:天津科学技术出版社,2002.[9] Z h a n g Q ,P o p p l e w e l lN ,S h a h A H.G a l l o p i n g of B u n d l eC o n d u c t o r [J ].J o u r n a l o fS o u n da n d V i b r a -t i o n ,2000,234(1):115‐134.[10] 杨风利,杨靖波,付东杰,等.输电线路导线舞动载荷分析[J ].中国电机工程学报,2011,31(16):102‐107.Y a n g F e n g l i ,Y a n g J i n g b o ,F uD o n g j i e ,e t a l .A n a l y -s i so nt h e L a o d sf r o m G a l l o p i n g C o n d u c t o r s o f T r a n s m i s s i o nL i n e s [J ].P r o c e e d i n gso f t h eC S E E ,2011,31(16):102‐107.[11] 范孜.覆冰分裂导线的动力学特性研究[D ].天津:天津理工大学,2012.(编辑王艳丽)作者简介:刘海英,女,1975年生㊂天津大学机械工程学院博士研究生,天津理工大学机械工程学院讲师㊂主要研究方向为非线性振动系统的分岔与混沌,流固耦合系统动力学㊂发表论文5篇㊂张琪昌,男,1959年生㊂天津大学机械工程学院教授㊁博士研究生导师㊂郝淑英,女,1962年生㊂天津理工大学机械工程教授㊂覆冰导线连续体非线性动力学行为研究刘海英张琪昌郝淑英机载光电吊舱橡胶减振器的设计与应用刘家燕1 程志峰1 王平1,21.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春,1300332.长春理工大学,长春,130022摘要:为了保护光电吊舱的内部光学载荷,减小振动对机载光电吊舱成像质量和稳定精度的影响,设计了一种用于载荷内框架安装的橡胶减振器㊂依据橡胶减振原理,对橡胶减振器进行了形状设计和参数计算㊂所设计的超薄型橡胶减振器,安装后仅使吊舱内部光学载荷相对内框架距离比安装前增大1mm ㊂试验结果表明:振动强度测试值(加速度均方根值)明显减小,垂直方向由23.1g 降至10.0g ,水平方向由11.4g 降至4.8g ,有效地减小了振动对光学载荷的影响㊂光电吊舱在实际挂飞时,成像质量良好,跟踪精度满足技术指标要求㊂关键词:橡胶减振器;光电吊舱;光学载荷;加速度均方根中图分类号:T H 123 D O I :10.3969/j.i s s n .1004-132X.2014.10.007D e s i g na n dA p pl i c a t i o n s o fR u b b e r S h o c kA b s o r b e r i nA i r b o r n eP h o t o e l e c t r i cP o d L i u J i a y a n 1 C h e n g Z h i f e n g 1 W a n g P i n g1,21.C h a n g c h u n I n s t i t u t e o fO p t i c s ,F i n eM e c h a n i c s a n dP h ys i c s ,C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s ,C h a n gc h u n ,1300332.C h a n g C h u nU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,C h a n gc h u n ,130022A b s t r a c t :I no rde r t o p r o t e c t t h e i n t e r n a l o p t i c a l l o a dof p h o t o e l e c t r i c p o d ,r e d u c ev i b r a t i o n i n f l u -e n c e s o n a i r b o r n e p h o t o e l e c t r i c p o d ’s i m a g i n g q u a l i t y a n d t h e s t a b l e a c c u r a c y,a r u b b e r s h o c k a b s o r b e r w a s d e s i g n e d f o r t h e l o a do f i n t e r n a l f r a m e i n s t a l l a t i o n .B a s e d o n r u b b e r d a m p i n gp r i n c i p l e s ,t h e s h a pe of r u b b e r s h o c ka b s o r b e rw a s d e s i gn e d a n d t h e p a r a m e t e r sw e r e c a l c u l a t e d .A nu l t r a t h i n r u b b e r s h o c k a b s o r b e rw a s d e v e l o p e d ,a n d t h e o p t i c a l l o a do f i n t e r n a l f r a m ew a s h o i s t e d1mma f t e r f i t t i n g t h e r u b -b e r s h oc ka b s o r b e r .T h e r e s u l t s o f t h e r e l a t e de x p e r i m e n t s s h o wt h a t :t h ev i b r a t i o n i n t e n s i t y t e s t v a l -u e r o o tm e a n s q u a r e a c c e l e r a t i o n i sm u c h l e s s :f r o m23.1g f e l l s t o10.0g inv e r t i c a l d i r e c t i o n ,f r o m 11.4g f e l l s t o 4.8g i nh o r i z o n t a l d i r e c t i o n ,t h e v i b r a t i o n i n f l u e n c e s o n t h eo p t i c a l l o a da r e r e d u c e de f -f e c t i v e l y .T h e p h o t o e l e c t r i c p o d m o u n t e do na e r i a l v e h i c l e i sa p p l i e d ,i m ag i n gq u a l i t y i s f i n e ,t r a c k i n gp r e c i s i o nm e e t s t h e t e c h n i c a l s pe c if i c a t i o n s .K e y wo r d s :r u b b e r s h o c ka b s o r b e r ;p h o t o e l e c t r i c p o d ;o p t i c a l l o a d ;r o o tm e a ns q u a r e a c c e l e r a t i o n 收稿日期:2012 12 12基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2008A A 121803)0 引言机载光电吊舱是用于航空侦察的一种光电设备,通常安装在战斗机的腹部或机翼下面,用于战斗机对目标的精确搜索㊁跟踪和锁定,并引导精确制导㊂它通过无线通信传输,将实时图像传输给地面指挥所,同时记录存储图像,可极大地提高战斗机在持续变化的环境下主动分辨运动目标的能力[1‐2]㊂光电吊舱中通常配有可见光㊁红外等光学载荷,除光学载荷自身的品质外,载机上的振动会使光学载荷成像产生像移,导致系统成像对比度变差㊁图像模糊[3],进而会影响伺服跟踪精度,甚至会造成跟踪目标丢失,一旦发生共振,会造成光学载荷的损坏㊂为保证光电吊舱的成像质量和跟踪精度,保护光学载荷,必需采取有效的隔振措施㊂光电吊舱在工作时受到的振动主要来自两部分,一部分来自战斗机,包括飞机发动机组工作产生的振动,飞机航线㊁速度㊁高度㊁姿态的急剧变化产生的振动,各种大气现象和空气动力现象颤振㊁扰流㊁抖振引起的振动,相对光学载荷窗口的空气流动和低频热动力现象引起的振动等㊂另一部分来自光电吊舱自身,包括光学载荷内部的调焦㊁变倍㊁调光机构等工作时引起的振动,光学载荷框架摇摆产生的振动,光学载荷重心不固定产生的振动等㊂光学载荷自身所引起的振动可通过精密设计㊁加工和装配来使振动量级减到极小㊂因此,光电吊舱所受振动的主要来源是使用环境,振动的性质主要是随机振动㊂本文所研究的光电吊舱由于其特有的安装方式而不能使用外置减振器,必须在光电吊舱内部中国机械工程第25卷第10期2014年5月下半月实施减振㊂传统光电吊舱应用的减振器(如钢丝绳减振器㊁高阻尼硅橡胶系列减振器㊁金属丝网减振器以及特制的相对视轴的无角位移减振器等)都因为体积㊁重量的限制而无法应用于光电吊舱内部[4‐7]㊂由于橡胶可以通过选择不同的胶种和配方来改变减振器的刚度和阻尼,也可以选择减振器的结构形状来适应安装结构,因此,笔者设计了一种用于安装在光电吊舱内部的轻小型橡胶减振器㊂1 减振器在光电吊舱中的应用光电吊舱中加装的光学载荷具有一定的固有频率,为了保护光学载荷,必须对其进行频率分析㊂通过S o l i d w o r k sS i m u l a t i o n 对光学载荷进行模态分析,对光学载荷进行有限元网格划分,网格单元大小为4.5mm ,单元总数为54964,节点总数为97846,将光学载荷的16个安装孔设为固定约束,其有限元模型见图1㊂对有限元模型进行求解,分析结果显示光学载荷的一阶频率为258.44H z ㊂振源的振动频率范围为15~2000H z,为避免共振,必须在吊舱中使用内置减振设施,使光学载荷通过减振装置安装在内框架上,图2为光电吊舱光学载荷内框减振简易结构图,这种结构要求减振装置体积小,安装方便,因此选择使用橡胶减振器㊂图1光学载荷有限元模型图2 光电吊舱构造示意图2 橡胶减振器的原理分析及设计2.1 橡胶减振器的基本原理隔振的目的是为了保护被隔振物体免受由振源传递过来的稳定或瞬时振动的破坏㊂单自由度㊁单轴向减振系统是一个便于分析的基本动态效果模型,橡胶减振器属于具有刚度和黏性阻尼的单轴向隔振系统,其绝对传递率与频率比的曲线见图3,相对传递率与频率比的曲线见图4㊂由图3可知,不同的相对阻尼(ζ)值曲线交于点(2,1),当ω=ωn 时,绝对位移(力)传递率达到最大值;当ζ=0时,绝对位移(力)传递率为无穷大,出现共振现象㊂要使减振系统具有隔振功能就必须使绝对位移(力)传递率小于1,即ω>2ωn ㊂随着频率比ω/ωn 的不断增大,绝对位移(力)传递率μ越来越小,即隔振效果越来越好;但频率比ω/ωn 也不宜过大,频率比ω/ωn 值越大就意味着隔振装置要设计得很软,静扰度很大,装置的稳定性会很差,容易受外界干扰激励而摇晃;并且当ω>5ωn 以后,如图4所示,相对位移(力)传递率μr e l 变化不明显,即不能显著改善隔振效果,一般实际采用的频率比在2.5~5.0之间㊂相对阻尼ζ越大,绝对位移(力)传递率μ也相应增大,相对传递率μr e l 一直在减小,这样会降低减振效果,因此,相对阻尼ζ取值相当重要㊂综合考虑,从隔振效果来看,实际最佳相对阻尼ζ取为0.05~0.2,在此范围内,共振振幅不会很大,隔振效果也不会降低很多㊂通常ζ为0.1~0.2时,选用橡胶减振器[8‐9]㊂图3具有刚度和黏性阻尼的减振系统的绝对传递率图4 具有刚度和黏性阻尼的减振系统的相对传递率机载光电吊舱橡胶减振器的设计与应用刘家燕程志峰王平2.2橡胶减振器的外形结构光电吊舱中载荷通过螺钉安装在内框架上,由此,设计一种用于螺钉连接处的橡胶减振器㊂如图5所示,橡胶减振器在安装时,不能使用普通螺钉,需根据橡胶减振器的厚度,控制螺钉光杆长度,再利用安装调整垫,控制L 值,一般使L 比调整垫和减振器的厚度之和小0.2~0.4mm ,使橡胶减振器处于工作状态㊂被隔振体相对振动体高度提升了橡胶减振器外边沿的厚度,占用空间很小㊂图5 橡胶减振器应用结构图2.3 橡胶减振器的参数计算减振器的固有频率f n 为fn =12πK 'gG (1)fn =ωn 2π式中,K '为减振器的动刚度;g 为重力加速度;G 为减振器所承担的重力㊂形状复杂的减振器可被看成是一些简单形状减振器串联和并联的结果,其串联和并联时的总刚度分别是K C =K C 1+K C 2+(2)1K B =1K B 1+1K B 2+ (3)为了便于计算,设橡胶减振器的应力应变关系为线性,则K S =S E ch(4)式中,K S 为减振器的静刚度,K 'K S一般为1.2~2;S 为减振器的有效载荷面积;E c 为减振器的有效压缩模量;h 为减振器的高度㊂橡胶减振器几何形状对有效压缩模量的影响极大,其关系式为E c =E 0(1+2k C 2)(5)其中,E 0为橡胶材料的弹性模量;C 为橡胶减振器的形状因数,即减振器受载面积与不受载面积之比,对于底面直径为D ㊁高为h 的圆柱形,C =D 4h ,为保证减振器受力稳定,不产生弯曲变形,h D 应小于1;k 为材料特性校正因数(由经验确定,为校正计算值与试验值的偏差,一般取0.5~1)㊂橡胶减振器的极限静态应力σ为σ=FS '(6)对于低阻尼材料,σ取值为69k P a ;F 为减振器的静载荷;S '为减振器的最小承载面积㊂所设计的橡胶减振器的外形尺寸如图6所示㊂文中所研究的光电吊舱中的光学载荷可见光电视的质量M =960g ,通过16个螺钉安装在内框架上,每个螺钉处安装一个橡胶减振器㊂减振器的静载荷F =0.588N ,根据式(6)可计算出减振器的最小受载面积S '=8.5mm 2,螺钉为M 3,为便于安装,将其分为上下两个部分对装㊂减振器外边沿厚度为1mm ,可见光电视相对其安装架(内框架)提升1mm ㊂根据研制技术指标,安装在战斗机上的设备振动频率范围为15~2000H z ,当振动频率f >2f n 时,橡胶减振器才具有减振效果,其固有频率取f n =10H z ,由式(1)可计算橡胶减振器的总动刚度K '=3789.9N /m ;取K 'K S=1.5,由16个减振器均匀承载,根据式(3)可计算出每个减振器的静刚度K S =157.9N /m ;根据式(4)可计算出每个减振器的有效压缩模量E c =0.1M P a ;根据式(5)以及减振器的外形尺寸可计算出减振器材料的弹性模量E 0为78k P a㊂图6 橡胶减振器的形状尺寸图3 橡胶减振器试验结果及应用分析为了验证减振器承载重量为0.588N 物体时的实际减振效果,进行了振动试验,试验装置如图7所示㊂两个重量皆为2.352N 的试验装置通过四个螺钉安装在各自的框架上,一种装置在螺钉连接处安装了减振器,另一种未加装减振器,两个框架分别固定在振动台上,进行振动试验㊂研制技术指标要求振动条件为:①宽带随机㊂频率范围为15~2000H z ,功率谱密度为0.01g 2/H z ;②中国机械工程第25卷第10期2014年5月下半月窄带随机㊂频率范围为190~210H z,功率谱密度为0.1g 2/H z ;频率范围为384~420H z ,功率谱密度为0.025g 2/H z㊂振动条件曲线见图8㊂图7振动试验装置图图8 振动条件曲线图振动测试打印曲线如图9所示,图中测试点曲线为此装置传感器的振动测试扫描曲线㊂可以得出,加入橡胶减振器后,加速度均方根值(R M S(a)加橡胶减振器垂直方向振动曲线(b)未加橡胶减振器垂直方向振动曲线(c)加橡胶减振器水平方向振动曲线(d)未加橡胶减振器水平方向振动曲线图9 振动曲线对比值)明显减小了,垂直方向由23.1g 减小到10.0g ,水平方向由11.4g 减小到4.8g ,大大降低了由振源传递来的振动量值,取得了良好的减振效果㊂图10为光电吊舱实际挂飞过程中光学载荷可见光电视在7000m 高空锁定跟踪汽车的截图,可以看出光学载荷成像效果良好,跟踪精度满足技术指标要求㊂图10 可见光电视在7000m 高空锁定跟踪汽车截图4 结语为了克服传统减振器普遍存在的体积大㊁质量偏大的缺点,结合机载光电吊舱光学载荷减振的需要,根据实际使用环境的要求,设计了一种轻小型的减振器㊂依据减振设计原理,确定了减振器本身的材料属性及结构尺寸㊂该减振器具有体积小㊁重量轻等优点㊂振动试验表明,应用减振器后的加速度值均方根值明显减小,减振效果明显,有效地实现了特定环境下对外部振动的隔离,对于机载吊舱内光学载荷减振具有良好的减振效果,保证了光学载荷的成像质量和光电吊舱的跟踪精度㊂参考文献:[1] Y a n g H T ,C a o JZ ,F a nZY ,e t a l .T h eR e s e a r c ho f t h eH i g hP r e c i s i o nU n i v e r s a l S t a b l eR e c o n n a i s s a n c e P l a t f o r mi nN e a rS pa c e [J ].P r o c .S P I E ,2011,8196:111‐116.[2] H a d d e nS ,D a v i sT ,B u c h e l e P ,e t a l .H e a v y L o a dV i -b r a t i o n I s o l a t i o nS y s t e mf o rA i r b o r n eP a yl o a d s [J ].P r o c .S P I E ,2001,4332:171‐182.[3] 李玉龙,何忠波,白鸿柏,等.角振动对光学成像系统传递函数影响分析[J ].中国机械工程,2012,23(15):1784‐1788.L i Y u l o n g ,H e Z h o n g b o ,B a iH o n g b a i ,e t a l .A n a l ys i s o f I n f l u e n c e o fA n g u l a rV i b r a t i o no n M T Fi nO p t i -c a l I m a g i n g S y s t e m s [J ].C h i n a M e c h a n i c a lE n g i -n e e r i n g,2012,23(15):1784‐1788.[4] 赵鹏,杨牧,张葆.航空机载光学设备的振动分析及座架减震器的设计[J ].光学精密工程,1997,7(3):58‐63.机载光电吊舱橡胶减振器的设计与应用刘家燕程志峰王平。

科技成果——金属橡胶阻尼减振技术

科技成果——金属橡胶阻尼减振技术成果简介
金属橡胶阻尼减振技术是技术含量很高的关键技术，利用该技术可以制备出不同结构参数和性能特点的金属橡胶隔振器。

金属橡胶隔振器中的弹性阻尼元件是以金属丝为原材料，不含有任何普通橡胶，但经过特殊工艺成型后，阻尼元件却具有普通橡胶一样的弹性，工作中通过弹性元件变形产生的结构阻尼和元件内部金属丝接触点产生的干摩擦实现阻尼减振，具有良好的抗冲击和过临界性能，是高低温、大温差、强辐射及腐蚀环境下普通橡胶隔振器的最佳替代品。

技术指标适用的工作温度-80℃到1000℃，固有频率小于30Hz，阻尼系数可达0.35，承载能力高，范围广，能够承受空间载荷作用。

金属橡胶隔振器的刚度具有非线性，改变其预变形量，可以使隔振器具有良好的过临界性能。

应用领域金属橡胶隔振器适用于各种民品特殊工况下的阻尼减振，在高温、低温、大温差、高真空、强辐射及腐蚀环境下具有优良的阻尼减振性能。

作为我国金属橡胶技术研究领域最具研发实力的团队，与俄罗斯具有联合实验室和良好的合作关系。

主要应用成果
1、2003年，获黑龙江省科学技术二等奖和国防科工委科学技术三等奖各一项；
2、已获中国发明专利和俄罗斯发明专利各1项，实用新型专利5项；
3、已开发研制多种规格尺寸和不同性能特点的金属橡胶隔振器，可供不同工况选用。

金属橡胶与弹簧组合式三向减振器的设计及实验研究

金属橡胶与弹簧组合式三向减振器的设计及实验研究金属橡胶与弹簧组合式三向减振器的设计及实验研究摘要：本文针对现代机械设备运行中存在的振动噪声问题，研究设计了一种新型的金属橡胶与弹簧组合式三向减振器。

该减振器能够同时起到垂直、水平和转动方向的减振作用，具有结构简单、减振效果好、使用寿命长等优点。

本文通过理论设计、有限元分析、实验研究等方法对该减振器的性能进行了测试和分析，结果表明该减振器在不同振动频率和振动幅度下均能有效减振，能够满足现代机械设备对于振动噪声减少的需求。

关键词：金属橡胶；弹簧；组合式；三向减振器；有限元分析一、引言随着工业化和信息化的发展，机械设备在现代生产和生活中扮演着越来越重要的角色。

但是，随着机械设备的不断升级和更新，机械设备运行过程中所产生的噪声和振动也越来越受到人们的关注。

尤其是在一些需要高精度、高稳定性、高可靠性等要求的生产场合，振动噪声问题往往会对机械设备的性能和寿命造成很大的影响。

为了解决振动噪声问题，人们常常采用减振器来达到降低机械设备振动和噪声的目的。

减振器是指通过某种结构和材料来减少振动或噪声的传递和扩散，使机械装置在运行时产生的振动和噪声降至最小程度。

减振器的种类很多，其中金属橡胶和弹簧组合式三向减振器是一种常见的减振器。

金属橡胶与弹簧组合式三向减振器是利用金属橡胶和弹簧的弹性变形抵消机器振动所产生的惯性力的一种减振器。

该减振器能够同时起到垂直、水平和转动方向的减振作用，具有结构简单、减振效果好、使用寿命长等优点。

因此，在机械设备的设计中广泛应用，如大型车辆和船舶中的发动机减振系统、航空航天器的减振系统等。

但是，现有的研究大都只是进行了一些有限的分析和研究，还缺乏完整的理论和实验研究。

因此，本文旨在对金属橡胶与弹簧组合式三向减振器的结构设计和性能进行全面而深入的研究。

二、金属橡胶与弹簧组合式三向减振器的理论设计金属橡胶与弹簧组合式三向减振器由金属橡胶、弹簧、上下座和连接器组成。

金属橡胶材料隔震器设计与力学性能初步研究

引言实际工程结构中的灾害种类很多，以强震和飓风灾害影响最大，其中地震灾害的发生具有随机性、突发性和不确定性等特点，因此强烈地震的巨大破坏力给人类造成的灾难尤其严重［1-2］。

在各种被动减隔震控制方法［1-6］中，基础隔震技术是当前减隔震研究与工程应用的主流技术之一。

当前基础隔震技术中，主要采用的隔震方式为（有铅芯）叠层橡胶隔震技术和摩擦滑移隔震技术。

叠层橡胶支座在长期工作期间，存在着橡胶老化、徐变和疲劳破坏等耐久性能问题［7］。

纯摩擦滑移支座滑移位移较大不易控制，且不能自动复位，一般需要与其他恢复力装置配合使用［7］，这使得隔震层的构造形式与施工变得复杂。

金属橡胶材料是一种功能结构材料，是一种新型低密度多孔阻尼材料，具有疏松的内部网状结构，类似于天然橡胶的大分子结构，因具有橡胶的类似弹性而得名［8-9］。

目前金属橡胶材料在航空、航天、军事装备、机械工程等许多隔振领域已得到广泛应用，但在建筑领域尤其是建筑隔震设计领域应用还不多。

金属橡胶材料隔震器则是采用金属橡胶材料替代传统橡胶而设计的隔震器，是一种新型材料隔震装置。

由于金属橡胶材料具有优越的力学性能，将使这种新型隔震器可以弥补上述两种主要建筑隔震方式的不足。

本文通过对金属橡胶材料摩擦减震力学性能的研究分析，在满足隔震装置功能要求下，自行研制一种新型金属橡胶隔震器，它采用有金属丝缠绕绑扎成形的金属杆为元件，设计制作了叠层组合形式的隔震器，并对其进行竖向承载力性能实验以及水平隔震性能实验。

实验结果表明，自行设计的金属橡胶材料隔震器具有良好的承载力效果和隔震作用。

金属橡胶材料隔震器设计与力学性能初步研究周艳国张靖何勇（武汉大学，湖北武汉430072）摘要：通过对新型金属橡胶材料隔震机理分析，以及结合建筑结构隔震器的功能形式要求，自行设计并制作一种金属橡胶材料隔震器。

在材料试验机上进行相关静动态力学实验，研究隔震器竖向承载特性和水平恢复力特性，由实验所得隔震器恢复力与位移关系的滞回曲线，研究金属橡胶材料隔震器的恢复力特性和阻尼耗能特性。

金属橡胶减振器在机载光电吊舱复合减振系统中的应用

金属橡胶减振器在机载光电吊舱复合减振系统中的应用王平;张国玉;高玉军;丁金伟;郎小龙【摘要】为减小载机角振动对光电吊舱成像质量的影响，应用金属橡胶作为隔振元件研制出两种能限制一定自由度的小型金属橡胶减振器，分别嵌入光电吊舱内、外框架减振系统中设计了两级减振系统，从原理上实现了3个方向无角位移隔振。

依据振动理论获取了两种减振器轴向、径向刚度和阻尼比等参数并采取特殊工艺制备了金属橡胶减振器。

应用ADAMS/Vibration模块对光电吊舱减振系统进行了仿真分析，分析结果显示光电吊舱减振系统固有频率为17Hz左右，角振动幅值最大值为0．0011，并且当频率大于25Hz时，角振动幅值趋近于零，分析结果表明该减振系统对25Hz以上的角振动可以起到很好的抑制作用。

最后通过振动试验验证了仿真结果的正确性，与实际测量结果相比，仿真计算结果误差不超过10％，说明光电吊舱减振设计是成功的。

金属橡胶减振器在光电吊舱上的成功应用对于光电吊舱振动隔离技术有着重要的意义。

%In order to reduce the effect of airborne anglular vibration on imaging quality of an electro-optical pod, two types of small metal-rubber damper restricting the motion in directions of certain DOFs were developed using metal-rubber as a vibration isolator.Two metal-rubber dampers were individually embeddedin the inner and outer frames of the vibration reduction system of the electro-optical pod to form a two-grade anti-vibration system realizing three directions of angular vibration isolation in principle.The axial and radial stiffnesses,damping ratio and other parameters of the two dampers were acquired with the vibration theory and a special cessing technique for the preparation of metal-rubber dampers was adopted.The simulationanalysis of the electro-optical pod anti-vibration system was conducted by using ADAMS/Vibration code module.The analysis results showed that the natural vibration frequency of the electro-optical pod is about 17Hz,the maximum amplitude of angular vibration is 0.0011,and when the frequency is more than 25Hz,the angular vibration approaches to zero;the vibration reduction system of the electro-optical pod has a very good inhibitory effect on angular vibration with more than 25 Hz.The correctness of the simulation results was verified with vibration tests. Compared with the actual measurement results,the simulation result error was less than 10%.It was shown that the electro-optical pod damper design is successful.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】7页(P193-199)【关键词】金属橡胶;减振;光电吊舱;无角位移【作者】王平;张国玉;高玉军;丁金伟;郎小龙【作者单位】长春理工大学光电工程学院，长春 130022; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033;长春理工大学光电工程学院，长春 130022;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033【正文语种】中文【中图分类】TH113.25随着现代军事技术飞速发展，航空侦察在战争中的地位显得越来越重要。

金属橡胶光电吊舱的减振器设计研究

金属橡胶光电吊舱的减振器设计研究刘树峰;白鸿柏;李玉龙;李冬伟【摘要】The earlier optoelectronic pods were installed on fixed base, while they have been moved on motive vehicles such as planes, vessels, and armored cars with the intelligence becoming more important. But the inner and outer frameworks of the pod are linked rigidly, which can pass the vibration of motive vehicle to the optoelectronic equipments directly and low down the reconnaissance precision. This paper took airborne optoelectronic pod for example, based on the analysis of image quality influenced by vibration, addressed a two-stage vibration isolation scheme for optoelectronic pod. The scheme isolates harmful vibration effectively, and the stabilization precision of the optoelectronic platform has reached the expecting purpose.%早期的光电吊舱安装在固定基座上,随着信息情报重要性的提高,光电吊舱安装到了飞机、舰艇、战车等动载体上,但光电吊舱的内、外框架之间采用刚性连接方式,动载体的振动直接传至光电平台上的光学负载,使光学负载侦察精度降低.本文以机栽光电吊舱为例,基于振动对成像质量的影响分析,提出了光电吊舱二级减振设计方案,对内框架悬置弹性支撑解耦问题进行了分析,设计了2种新型金属橡胶减振器,有效隔离了有害的振动,使光电平台的稳定精度达到了预期目标,这一研究对信息侦察领域的发展具有重要意义.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】3页(P87-89)【关键词】光电吊舱;减振;解耦;无角位移【作者】刘树峰;白鸿柏;李玉龙;李冬伟【作者单位】军械工程学院,河北,石家庄,050003;军械工程学院,河北,石家庄,050003;军械工程学院,河北,石家庄,050003;军械工程学院,河北,石家庄,050003【正文语种】中文【中图分类】TH113.3光电吊舱是航空侦察系统的重要组成部分,其核心部件是安装有各种探测负载的光电平台。

金属橡胶用于航空发动机外部管路减振的实验研究

研究，对于提高导警的安全可靠性，保证发动机和飞机的使用安全．具有非常重要的意义．
蕾路受到的激擐主要来自转子，通过机匣一卡箍作用于警路。其他振源来自嗓声及警、泵、阍内
流体脉动和气动激励ｔ＇２Ｄ１。如果采取适当的减振措施，就能有效的减小管路的振动。目前发动机管路
卡箍大部分为不锈钢和铝．强度虽高．但阻尼太小，不利于隔撮．在这种情况下，加阻尼村套。就能
１卡麓２－金■橡胶衬垫
３—导管４—紧固蠕栓－底座
圈１
一３９７—
圈２瞥路减振实验裴暨圈
３．实验过程及结果
本文分别对金■橡胶．塑料衬垫及不加减撮衬垫的导警的振动情况进行了研究·对用金属橡胶剧于发动机外部瞥路壤摄做了韧步研究．其中实验一采用警通的铝制卡箍．实验二为白色的塑料衬垫· 宴ｔ三至六为不同丝径厦覃度的金属板胶村垫．各实砬的材料及有关参数如衰ｌ所示ａ
在愕Ｂ性平台上．由两个加速度传感嚣抬摄，其位置分捌位
于导蕾的中部和卡箍上．在整个实验过程中．这两个加速
度传瘟墨的位置始终不变．实验采用激擐器激威夹具．激摄器为Ｊｚ．＿５型激振嚣，激励方式为正弦擞威．将传感嚣的信号经电荷放大嚣接入计算机ＤＡＳＰ分析软件可实时观舅实验效果．实验装置及原理如图２所示．
４。卑—奠．●■●Ｉｌ一盘—●胶■■■阻尼性●ｌ的赛■研究．航空动力簟报．１９９８，１３（‘）：∞和罐８
５，壬■．来捧辊．环形盘■●驶■■■．航空动力学报．１９９７。１２（２）：ｌ●３＿－ｌ螗
——３９９—
◆考文献
１．事勇．囊空冀动机外部ｆ路的羹动．申置航空学会一七一以空发动机■掏■度量功专业擎术叠证论立橐．１９Ｈｔ
钨Ｌ—搬
Ｓｙ＝ｐｏｎｉｍ砷ｈＩ●ｐ盯ｔ２．ＳａｒｒｙＬＳｔ∞竹．ＴｈｅＩｓｐｏｒｔｓｎｃｅｏｆＨｎ｜ｉｎｅＥｘ￥●ｖｍａｌ’●｝ｈ●ｌｔｈ．Ｔｈ７ｔｈＩｎｔｅｒｎｅｔｉｏｒ－ｌ

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光电吊舱是航空侦察系统的重要组成部分，其
核心部件是安装有各种探测负载的光电平台。通过
有学者对振动对成像质量的影响进行了量化轴的基本运动，沿３把即
析，出了光电吊舱二级减振设计方案，内框架悬置弹性支撑解耦问题进行了分析，计了２种新型金提对设
属橡胶减振器，效隔离了有害的振动，光电平台的稳定精度达到了预期目标，一研究对信息侦察领有使这
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关键词：电吊舱；振；耦；角位移光减解无
中图分类号：ＴＨ ¨ ３３．
文献标志码：Ａ
ＬＩＳｈｕｆｎｇ，ＢＡＩＨｏｎａｉＵｅｇｂ，ＬＩＹｕｏｇ，ＬＩＤｏｎｌｎｇｗｅｉ
伺服机构驱动内、外框架运动，可使光电平台转动到各种方位，目标进行侦察与跟踪。动载体（无人对如机、甲车辆、装卫星等）运动过程中其振动环境非在常复杂，主要包括发动机工作产生的振动和风阻力
ｏｆｉａｅｍｇｑｕｉｙｎｌｅｅｂｖｂａｉａｌｉｆｕｎｃｄｙｉｒｔｏｎ，ａｒｓｅａｗｏｓａｖｉａｉｉｏａｉｎｃｍｅｏｏｐｏｅｅｔｏｎｃｏｄＴｈｅｔｄｄｅｓｄｔｔｇｅｂｒｔｏｎｓｌｔｏｓｈｅｆｒｔｌｃｒｉｐ．
ＡｂｔａｔＴｈｅｅｒｉｒｏｐｔｅｅｔｏｎｉｏｄｅｅｎｔｌｅｆｘｄｂａｅ，ｗｈｉｈｅｖｂｅｏｄｏｎｍｏｔｖｅｖｈｉｌｓｓｒｃ：ａｌｅｏｌｃｒｃｐｓｗｒｉｓａｌｄｏｎｉｅｓｌｔｙｈ∈ ｅｅｎｍｖｅｅｉｅｃｅｓｈａｌｎｓ，ｖｅｓｌ，ａｄａｍｏｒｄｃｒｗｉｈｔｎｔｌｉｎｅｂｃｍｉｇｍｏｒｍｐｔｒｔＢｕｔｔｎｒａｄｏｕｅｒｍｅｕｃｓｐａｅｓｅｓｎｒｅａｓｔｈｅｉｅｌｇｅｃｅｏｎｅｉｏｒａ．ｈｅｉｎｅｎｔｒｆａ — ｗｏｒｆｔｏｄａｅｌｎｋｅｉｉｌｗｈｉｈｃｎｐａｓｔｉｒｔｏｎｏｏｔｖｅｃｅｔｈｏｅｅｔｏｎｃｅｉｍｅｔｒｃｌｋｓｏｈｅｐｒｉｄｒｇｄｙ，ｃａｓｈｅｖｂａｉｆｍｉｅｖｈｉｌｏｔｅｏｐｔｌｃｒｉｑｕｐｎｓｄｉｅｔｙａｏｄｎｄｌｗｏｗｎｔｅｒｃｈｅｏｎｎｉｓｎｅｐｒｃｓｏｎＴｈｉｐｒｔｏｋａｒｒｅｏｏｌｃｒｎｉｏｄｆｘｍｐｅｂｅｈｅａａｙｉａｓａｃｅｉｉ．ｓｐａｅｏｉｂｏｎｐｔｅｅｔｏｃｐｏｒｅａｌ，ａｓｄｏｎｔｎｌｓｓ
舰艇、车等动载体上，光电吊舱的内、框架之间采用刚性连接方式，载体的振动直接传至光电平战但外动
台上的光学负载，光学负载侦察精度降低。本文以机载光电吊舱为例，于振动对成像质量的影响分使基
金属橡胶光电吊舱的减振器设计研究＊
刘树峰，白鸿柏，玉龙，冬伟李李
（械工程学院，北石家庄０００）军河５０３
摘要：期的光电吊舱安装在固定基座上，着信息情报重要性的提高，电吊舱安装到了飞机、早随光
ｓｈｅｅｉｏａｅａｍｆｌｖｂｒｔｏｆｅｔｖｅｙ，ａｈｅｓａｌｚｔｏｅｉｉｈｅｏｏｃｒｎｉｐａｆｒｈａｅｃｄｈｅｃｍｓｌｔｓｈｒｕｉａｉｎｅｆｃｉｌｎｄｔｔｂｉｉａｉｎｐｒｃｓｏｎｏｆｔｐｔｅｅｔｏｃｌｔｏｍｓｒａｈｅｔｌ