负刚度可调式电磁隔振器动力学特性分析及试验研究
发布时间：2022-07-15 16:51
在诸多振动控制手段之中,准零刚度隔振技术因其可在保证高静态刚度的前提下实现低动态刚度而得到了越来越多地关注。在准零刚度技术中,负刚度扮演了十分重要的角色,其在实现时需要通过结构的调整来实现与正刚度相反的输出特性,同时往往会引入较为明显的结构非线性特性,动力学特性更为复杂,对系统的隔振性能影响更大。目前已有多种方式可实现负刚度特性,如机械弹簧式、橡胶式、板式、凸轮式、永磁体式以及电磁铁式,但多为被动实现形式,在解决变工况振动问题时存在一些不足,新型负刚度机构的实现一直是准零刚度隔振技术研究的一个较为重要的研究内容。本文提出了一种可调负刚度的磁齿式电磁负刚度机构,深入分析了该种机构的实现原理,完成了磁齿式电磁隔振器的设计,分析了磁齿式电磁隔振系统的动力学特性,设计了与磁齿式电磁隔振器相匹配的负刚度控制器,并通过动力学试验的方式验证了磁齿式电磁隔振器的优异隔振性能。本文所开展的研究工作如下:针对传统被动式负刚度技术的不足并利用电磁技术在刚度调节方面的优势,提出了一种利用错位磁齿结构实现可调负刚度的电磁负刚度机构。以传统金属弹簧作为正刚度,设计了一种磁齿式电磁隔振器。建立了磁齿式电磁负刚度机构...
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 隔振技术及其发展现状
1.2.1 传统隔振元件
1.2.2 被动准零刚度隔振技术
1.2.3 基于可调负刚度的半主动隔振技术
1.2.4 非线性隔振求解方法研究
1.3 本文主要研究内容
第2章 磁齿式电磁负刚度机构原理、建模与分析
2.1 引言
2.2 负刚度技术及电磁负刚度机构
2.2.1 负刚度技术原理
2.2.2 磁齿式电磁负刚度机构
2.2.3 磁齿式电磁准零刚度隔振器结构
2.3 磁路分析、电磁力解析模型及有限元仿真验证
2.3.1 等效磁路模型
2.3.2 解析电磁力计算
2.3.3 有限元仿真验证
2.4 电磁负刚度机构结构参数对刚度特性的影响
2.4.1 气隙对电磁负刚度机构刚度特性的影响
2.4.2 齿高对电磁负刚度机构刚度特性的影响
2.4.3 齿数对电磁负刚度机构刚度特性的影响
2.4.4 齿宽与齿距对电磁负刚度机构刚度特性的影响
2.5 工作电流对电磁负刚度机构刚度特性的影响
2.6 静力学测试试验
2.6.1 隔振器样机
2.6.2 电磁力测试试验
2.7 本章小结
第3章 磁齿式电磁隔振系统的动力学特性分析及验证
3.1 引言
3.2 动力学建模与求解
3.3 系统参数对动力学特性的影响
3.3.1 阻尼对系统动力学特性的影响
3.3.2 电流对系统动力学特性的影响
3.3.3 气隙对系统动力学特性的影响
3.3.4 齿宽(齿距)对系统动力学特性的影响
3.4 动力学试验验证
3.4.1 试验测试系统介绍
3.4.2 扫频试验
3.4.3 单频试验
3.5 本章小结
第4章 磁齿式电磁隔振器的分段非线性动力学特性分析
4.1 引言
4.2 电磁力分段非线性模型
4.3 基础激励下隔振系统的动力学建模、求解与验证
4.4 磁齿式分段系统动力学特性分析
4.4.1 基础激励幅值对系统动力学特性的影响
4.4.2 阻尼比对系统动力学特性的影响
4.4.3 分段特性对隔振系统动力学特性的影响
4.5 本章小结
第5章 电磁隔振器控制策略及控制器设计
5.1 引言
5.2 控制策略
5.3 控制器设计
5.4 控制器性能测试试验
5.5 本章小结
第6章 电磁隔振器动力学性能试验研究
6.1 引言
6.2 控制系统测试平台的搭建
6.2.1 带有控制器的电磁隔振器样机
6.2.2 控制试验测试系统
6.3 电磁隔振系统隔振性能测试试验
6.3.1 扫频情况下隔振性能测试
6.3.2 单频激励下隔振性能测试
6.4 电磁隔振器随机振动试验研究
6.4.1 试验介绍
6.4.2 结果分析
6.5 本章小结
总结与展望
全文总结
创新点
研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
本文编号：3662455
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 隔振技术及其发展现状
1.2.1 传统隔振元件
1.2.2 被动准零刚度隔振技术
1.2.3 基于可调负刚度的半主动隔振技术
1.2.4 非线性隔振求解方法研究
1.3 本文主要研究内容
第2章 磁齿式电磁负刚度机构原理、建模与分析
2.1 引言
2.2 负刚度技术及电磁负刚度机构
2.2.1 负刚度技术原理
2.2.2 磁齿式电磁负刚度机构
2.2.3 磁齿式电磁准零刚度隔振器结构
2.3 磁路分析、电磁力解析模型及有限元仿真验证
2.3.1 等效磁路模型
2.3.2 解析电磁力计算
2.3.3 有限元仿真验证
2.4 电磁负刚度机构结构参数对刚度特性的影响
2.4.1 气隙对电磁负刚度机构刚度特性的影响
2.4.2 齿高对电磁负刚度机构刚度特性的影响
2.4.3 齿数对电磁负刚度机构刚度特性的影响
2.4.4 齿宽与齿距对电磁负刚度机构刚度特性的影响
2.5 工作电流对电磁负刚度机构刚度特性的影响
2.6 静力学测试试验
2.6.1 隔振器样机
2.6.2 电磁力测试试验
2.7 本章小结
第3章 磁齿式电磁隔振系统的动力学特性分析及验证
3.1 引言
3.2 动力学建模与求解
3.3 系统参数对动力学特性的影响
3.3.1 阻尼对系统动力学特性的影响
3.3.2 电流对系统动力学特性的影响
3.3.3 气隙对系统动力学特性的影响
3.3.4 齿宽(齿距)对系统动力学特性的影响
3.4 动力学试验验证
3.4.1 试验测试系统介绍
3.4.2 扫频试验
3.4.3 单频试验
3.5 本章小结
第4章 磁齿式电磁隔振器的分段非线性动力学特性分析
4.1 引言
4.2 电磁力分段非线性模型
4.3 基础激励下隔振系统的动力学建模、求解与验证
4.4 磁齿式分段系统动力学特性分析
4.4.1 基础激励幅值对系统动力学特性的影响
4.4.2 阻尼比对系统动力学特性的影响
4.4.3 分段特性对隔振系统动力学特性的影响
4.5 本章小结
第5章 电磁隔振器控制策略及控制器设计
5.1 引言
5.2 控制策略
5.3 控制器设计
5.4 控制器性能测试试验
5.5 本章小结
第6章 电磁隔振器动力学性能试验研究
6.1 引言
6.2 控制系统测试平台的搭建
6.2.1 带有控制器的电磁隔振器样机
6.2.2 控制试验测试系统
6.3 电磁隔振系统隔振性能测试试验
6.3.1 扫频情况下隔振性能测试
6.3.2 单频激励下隔振性能测试
6.4 电磁隔振器随机振动试验研究
6.4.1 试验介绍
6.4.2 结果分析
6.5 本章小结
总结与展望
全文总结
创新点
研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
本文编号：3662455
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