[發明專利]一種平臺式慣導系統的三向等剛度橡膠減振器設計方法

有效

• 申請號: 201610016852.9
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105701287B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 張鵬;費慶國;李彥斌;吳邵慶
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 孟紅梅

技術領域

本發明涉及一種平臺式慣導系統的減振器設計方法，具體涉及一種平臺式慣導系統的三向等剛度橡膠減振器設計方法。

背景技術

由于平臺式慣導系統所受載荷可能為空間三向寬帶隨機載荷，若使減振系統在空間相互正交的三個主振方向上的線振動固有頻率相同(即三向等剛度)可有效縮減共振帶寬，提高減振系統對隨機振動的減振效率。

不同型號的平臺式慣導系統由于結構、使用環境的不同，需要設計出不同型號的三向等剛度橡膠減振器。在設計過程中，若只依賴試驗手段，則需要大量制備試驗樣件和開展試驗分析，耗費資源多、設計周期長。高阻尼硅橡膠系列減振器無論質量和體積都可以做得很小，它可以根據設備安裝的結構形式硫化成任意幾何形狀，以高阻尼為主要特征，阻尼系數可高達0.2～0.3，使用溫度范圍可達-55℃～70℃，其性能遠超出一般橡膠減振器，被用于國產型號機種的黑匣子以及機載電子設備的減振。本發明以高阻尼硅橡膠系列減振器為研究對象，針對“三向等剛度”設計要求，基于有限元建模分析手段，提出了平臺式慣導系統的三向等剛度橡膠減振器設計方法。該方法借助仿真分析手段，根據設計要求，可將橡膠減振器的結構參數鎖定在較小范圍；然后再制備試驗樣件進行試驗驗證，可節約資源并縮短設計周期，具有重要的工程價值。

發明內容

要解決的技術問題：針對基于試驗分析的平臺式慣導系統的三向等剛度橡膠減振器設計方法在設計成本及設計周期等方面的不足，本發明提供一種基于有限元法的平臺式慣導系統的三向等剛度橡膠減振器設計方法。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種平臺式慣導系統的三向等剛度橡膠減振器設計方法，所述橡膠減振器為中心軸對稱結構，包括一橡膠環，所述方法包括以下步驟：

步驟(1)將橡膠環旋轉截面設計為一平行四邊形，對橡膠減振器進行參數化建模：參數a和參數b分別為平行四邊形兩個邊長，參數m為平行四邊形的靠近減振器旋轉軸一個內角，參數n為平行四邊形與水平面的夾角；

步驟(2)根據四個參數的取值，建立減振系統的有限元模型，所述減振系統包括平臺式慣導系統、橡膠減震器和剛性基座，所述減振器關于過平臺式慣導系統質心的三個相互正交的平面對稱設置；

步驟(3)在剛性基座處施加固定約束邊界條件，對減振系統有限元模型進行模態分析，獲得系統在與減振器旋轉軸方向平行的y軸方向線振動固有頻率f_y，以及獲得減振系統在x軸、z軸方向上的線振動固有頻率f_x、f_z；

步驟(4)由于對稱性有f_x＝f_z，若f_y、f_x間的差值不滿足設定的條件，則調整參數m和/或n的取值，返回至步驟(2)；否則進入步驟(5)；

進一步地，所述步驟(4)中調整參數m或n的取值使得f_y、f_x間的差值滿足條件的具體方法為：若|f_y-f_x|≤T₁Hz，則不再調整參數m和n的取值；若f_y-f_x>T₁Hz，則增大參數m的取值和/或減小參數n的取值；若f_x-f_y>T₁Hz，則增大參數n的取值和/或減小參數m的取值；T₁為設定的閾值參數。作為優選，參數n的取值范圍為30°<n<60°，參數m的取值范圍為(n+20°)<m<(n+70°)。

步驟(5)若f_x、f_y與減振系統線振動固有頻率的設計目標值f₀的差值不滿足設定的條件，則調整參數a和/或b的取值，返回至步驟(2)；否則設計完成。