令(3.32)式与(3.35)式相等得
?1?2??2? 221?????1??2?2??2???2?2????上式等号左边若取正号,则解出λ=0,这对减振没有意义。故取负号,则上式可展开得:
2221???????4?2?2??0 (3.36)
2??2??解上列代数方程得:
2?1,2?1??2???2?2?21??2???2????? (3.37) ??2??2??2????将求得的?1和?2值代入(3.32)式(3.35)式,即可得P、Q两点的纵坐标值:
??1???1??2???2?11??1? (3.38) ?B1??1???????1??2???2?22??st?2?B1????st这里需要说明一点,即Q点的纵坐标值之所以为负值,是因为P、Q两点在共振点(??1)的两侧,两者的相位是相反的,所以这两点的振幅的符号也相反,因此,在图3.15中,在??1右边的曲线,实际上应该画在横坐标轴的下方,(现在为了直观起见)。
3)既然无论?值是多少,所有的幅频响应曲线都要经过P、Q两点。
B1因此,的最高点都不会低于P、Q两点的纵坐标。[思想方法]为
?st了使减振器获得较好的减振效果,就应该设法降低P、Q两点,并使P、Q两点的纵坐标相等,而且成为曲线上的最高点。这样,减振后主系统振幅B1与静变位?st的比值就会减小,并限制在P、Q两点所对应的振幅以下(见图3.16)。
研究工作证明,为了使P、Q两点等高,就要适当选择了使
?值;为
B1?st的最大值在P、Q两点上,就要适当选择
?值。所以选择的?和
?值,分别称为最佳频率比(optimum frequency ratio)?op和最佳阻尼比(optimum damping ratio)?op。下面就来分别介绍它们的确定方法。
(1)最佳频率比?op的确定。(第一步)
为了使P、Q两点等高,即使P、Q两点的纵坐标相等,应使(3.38)
?B??B?式所表示的?1??与?1??相等。即:
st?1?st?2?1?1?222 1??1???11??2???22解之得:
2???? (3.39)
1??2122根据代数方程理论,由(3.36)式得知
2221?????2?1??22? (3.40)
2????联立(3.39)式及(3.40)式,并求解得:
221??2???2?1??2????
?所以 op将
2?1?? (3.41)
?op值代入(3.37)式,即得到与P、Q两点相应的横坐标值:
???????? (3.42) ??1??2?1???Q???1???2?????1?????1??1???2??2p将(3.42)式代入(3.32)式或(3.35)式,即得到在选取最佳频率比的情况下,P、Q两点的纵坐标值:
?B1????st??B1?2??????1? ??????P?st?Q (3.43)
[分析]可见,要降低P、Q两点的纵坐标,应使质量比
?增大,
即增加减振器中的辅助质量m2。m2越大,减振效果越好。但辅助质量m2的大小,还要根据减振器的安放空间,激振力的大小、主系统质量大小等因素来综合考虑决定。
(2)最佳阻尼比?op的确定(第二步)
?B1?0,求出相应的?值,即应是使P、Q根据(3.31)式,使??点成为幅频响应曲线最高点时的最佳阻尼比。
?B1?0相对应的?值,并将?op值代入其中,可分别求求出与??出使P点或Q点成为曲线最高点时的阻尼比:
???????? (3.44)
?????2???Q?3?3??2??8?1????????????3?3?2??8?1????2p?[分析]上式表明,根据P点和Q点分别成为曲线最高点而推导出来的阻尼比不一样。换句话说,在适当选择?值时,只能使曲线在P点(或Q点)为极大值。图3.16)中就分别表示出以P点为最大值,以及以Q点为最大值的两条曲线。但它们彼此相差不多。所以,可取
222??P与?Q的平均值为最佳阻尼比OP,则
3??op?38?1???
(3.45)
(3)设计步骤(*)
1)根据主系统的振动情况,测定振动频率
?,计算主系统固有
B1?频率?n1和振幅放大系数
?st。然后根据减振要求,按(3.43)式计
算出质量比?的值。
??2?B1????st ????1?22)测定主系统的静刚度k1,然后算出主系统的当量质量m1,再根据m1与?值,计算减振器质量m2,即
k1m1?2m2??m1
?1?n3)根据(3.41)式,计算最佳频率比?op。再根据?op、m2、m1及k1计算减振器弹簧刚度k2。
因为
2??k2m12n2 ?op??2??n1k1m22k2m2 k2??opm
1
所以
4)根据(3.45)式计算减振器最佳阻尼比?op及相应的阻尼系数COP,即
?2?OP (3.46) COP?2m2?n然后,根据COP来计算减振器中油的粘度。
作业题:
1、如图所示起重机小车,其质量为m1=2220kg,在质心A处用绳悬挂一重物B,其质量为m2=2040kg。绳长l=14m,左侧弹簧是缓冲器,刚度系数k=852.6kN/m。设绳和弹簧质量均忽略不计,当车连同重物B以匀速v0=1m/s碰上缓冲器后,求小车和重物的运动。
2、两个质量块m1和m2用一弹簧k相连,m1的上端用绳子拴住,放在一个与水平面成а角的光滑斜面上,如习题图4-5所示。若t=0时突然割断绳子,两质量块将沿斜面下滑。试求瞬时t两质量块的位置。
答案:
22m2cos?2tt2m2x1?[??]gsin? k(m1?m2)2k(m1?m2)
22m2co?s2tt2m2x2?[??]gsin?
k(m1?m2)2k(m1?m2)