非接触多磁环负刚度机构非线性刚度行为特性研究

作者：王瑶; 李占龙^*; 刘琪; 连晋毅; 王建梅; 秦园

来源：振动与冲击, 2021, 40(15): 41-47.

DOI：10.13465/j.cnki.jvs.2021.15.006

• 非接触
• 负刚度
• 永磁环
• 非线性力学
• 参数分析

工程车辆行驶和作业速度低、载荷大,驾驶员和乘员常全身暴露于低频大幅振动,导致作业效率低,甚至引发严重的振动职业病。准零刚度隔振系统具有高静-低动刚度特性,可有效过滤低频振动能量。接触式负刚度机构可带来摩擦损耗等问题,导致负刚度机构力学形态的不稳定。开发了基于非接触多磁环负刚度(non-contact negative stiffness, NCNS)机构和气动人工肌肉(pneumatic artificial muscle, PAM)正刚度机构并联的准零刚度隔振系统。为探明系统刚度行为机理,以多磁环负刚度机构为研究对象,基于比奥-萨伐尔定律和安培定律建立了负刚度解析模型;分析了不同参数(充磁强度、几何参数和磁场强度)下负刚度机构的刚度行为特性,并开展了验证实验。结果表明,轴向充磁比径向充磁可获得显著的负刚度特性;增加磁环外径、厚度及磁场强度均可提高负刚度机构的承载性能,但不改变其负刚度区间;增加上下磁环间距可扩展负刚度区间,但不改变其承载性能;计算模型与实验结果之间的校正决定系数为0.999 75,计算模型满足精度要求。为下一步准零刚度隔振系统建模、参数优化及其工程应用提供了理论基础。

• 单位
  太原科技大学