5.3　二级减振隔振器设计

5.3.1　设计思想

PQ点理论指出：作为二级减振隔振器的二自由度系统与动力吸振器系统一样，在激振力F₀sinωt作用于主质量的情况下，同样存在着P、Q两个定点，因而它们的设计基本思想也是一样的，即尽可能地降低PQ点的高度，同时又使P、Q点高度相等，并在P、Q点或其附近出现最大振幅。与设计动力吸振器所不同的是主系统的频率比（Z＝ω/ω_n）通常都在3～5范围内，因而在选取弹簧刚度比时，与动力吸振器调谐频率比有所不同。根据这一基本设计思想，对二级减振隔振器系统进行理论分析，可以得出类似于表19-5-26各参数间的关系式，为了方便设计，直接将这些参数关系绘制成量纲-参数关系曲线图。

5.3.2　二级减振隔振器动力参数设计

（1）设计的已知条件

二级减振隔振器动力参数的设计是在一次隔振设计基础上进行的，因此，主质量m₁、主刚度K₁、激振角频率ω和支承运动位移幅值U（或主动隔振激振力幅值F₀和一次隔振弹簧刚度K₁之比）都是二级减振隔振器的已知参数。

（2）阻尼器与主质量组合的减振隔振器设计

该二级减振隔振器系统的力学模型及其参数设计曲线如图19-5-44所示。

图19-5-44　阻尼器与主质量组合减振隔振器的设计曲线

m₁，m₂—分别为机械设备和二级隔振架的质量，kg；K₁，K₂—分别为一级隔振弹簧和二级隔振弹簧总刚度，N/m；C₁—阻尼器的黏性阻尼系数，N·s/m；μ＝m₂/m₁；S₁＝K₂/K₁；

使用图19-5-44进行设计时，在给定μ和S值的条件下，从μ的实线部分和S线交点所确定的ζ再求出C₁值，满足其相应的定点（P或Q）出现最大值条件；在只给出μ值的条件下，对应此μ值两条曲线的交点的S值和ζ值，即能使P、Q点高度相等，又能使P、Q点都出现振幅最大值。设计时通常选用二级隔振器的质量比作为二级减振隔振器的质量比（即μ值给定），如果再选用二级隔振器的刚度比作为二级减振隔振器的刚度比（即S值也给定），得出的阻尼C₁满足使P点和Q点出现最大值条件，在μ和S值同时给定条件下，具有最佳阻尼参数值的共振曲线的例子如图19-5-45所示（虽然P点和Q点的最大值不相等，但在很宽的频带范围内是相当平坦的）。

图19-5-45　最佳系统的共振曲线

（3）阻尼器与二级隔振架组合的减振隔振器设计

该二级减振隔振器的力学模型及其参数设计曲线如图19-5-46所示。图中参数除C₂为阻尼器阻尼系数（N·s/m），ζ＝C₂／C_2c，外，其他参数同前，设计方法也同前。

图19-5-46　阻尼器与二级隔振架组合减振隔振器的设计曲线

（4）库仑阻尼器与主质量组合的减振隔振器设计

该二级减振隔振器系统的力学模型及其参数设计曲线如图19-5-47所示。除阻尼为库仑阻尼外，其他参数同前，设计方法也同前。图19-5-48所示的是两种阻尼器隔振效果的比较。

图19-5-47　库仑阻尼与主质量组合的减振隔振器的设计曲线

图19-5-48　摩擦阻尼器与油阻尼器系统的特性比较

（5）二级减振隔振器的参数校核

根据设计的已知条件和通过上述设计确定的μ、S₁、ζ（S₁＝MS²），求得相应的m₂、K₂、C₁或C₂。在二自由度系统参数全部已知的条件下，根据第3章表19-3-9中1和3的公式计算出稳态振幅B₁、B₂和相位差角ψ₁、ψ₂。即可校核主动隔振的B_1max、δ_1max、B_2max、F_T2，被动隔振的δ_max、δ_1max、δ_2max、B₁各参数。其次就是根据确定的弹簧原始设计参数设计弹簧，根据确定的阻尼器原始设计参数设计阻尼器。