磁悬浮准零刚度隔振器的设计及特性研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文(工程硕士)磁悬浮准零刚度隔振器的设计及特性研究硕士研究生：张亚鹏指导教师：赵丹讲师企业导师：卢永锦研究员工程领域：机械工程论文主审人：刘少刚教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文(工程硕士)磁悬浮准零刚度隔振器的设计及特性研究硕士研究生：张亚鹏指导教师：赵丹讲师学位级别：工程硕士工程领域：机械工程所在单位：机电工程学院论文提交日期：2018年04月论文答辩日期：2018年06月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationforthe

2、ProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)DesignandCharacterizationAnalysisofaMagneticSuspensionQuasi-Zero-StiffnessIsolatorCandidate:ZhangYapengSupervisor:Lecturer.ZhaoDanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringDateofSubmission:Apr.2018DateofOral

3、Examination:Jun.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即

4、研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日摘要在实际工作中，船舶仪器设备的

5、失效大部分是由振动造成的，随着船舶主机功率不断增大，对船舶的隔振装置也提出了新的要求。原有的被动隔振已不再适应随机的宽频振动。磁悬浮主动隔振装置拥有输出力大，适应性强等优点，作为主动隔振中最有效的隔振装置之一，近年来得到了人们的广泛关注。准零刚度隔振器高静态刚度，低动态刚度的特点使其系统拥有较高的承载能力和较低的固有频率。本文结合磁悬浮隔振和准零刚度隔振的优点设计了一款准零刚度控制策略的磁悬浮隔振器并且对其性能进行了研究。主要工作内容分为以下几个方面：首先，对磁悬浮隔振器的结构进行设计。针对传统隔振器存在的问题，基于线圈电流，磁流变弹性体特性，负载大小，结构尺寸等参数

6、设计隔振器磁路。利用JMAG电磁有限元软件对所设计的隔振器进行磁路仿真，仿真结果表明磁悬浮隔振器中的磁感应强度大于0.6T，隔振器结构与磁路设计合理。其次，对磁悬浮隔振器的控制系统进行设计。根据准零刚度的控制要求确定了控制系统的整体设计方案和系统硬件组成。基于BUCK电路原理设计了励磁线圈驱动器并对其进行了静态性能和动态性能测试，结果表明所设计的系统电流最大输出误差为3.8%，动态响应时间小于5ms，满足磁悬浮隔振器的使用要求。然后，通过电液伺服疲劳试验机对隔振器进行了电流-气隙-输出力关系的实验，基于实验数据，利用最小二乘法对磁悬浮隔振器的输出力进行了参数辨识，建立

7、了隔振器输出力模型。在磁悬浮隔振器可以实现高静态，低动态控制的基础上，运用非线性振动理论对隔振器的的稳定性和力传递率进行了分析，得出了增大阻尼比可以提高系统稳定性的结论。最后，搭建了磁悬浮隔振器与压缩弹簧并联的隔振平台，分别对磁悬浮隔振器和线性隔振器的加速度传递率进行了实验，实验发现从5.5Hz开始，磁悬浮准零刚度系统的加速度传递率开始小于1，而正弹簧线性系统在10Hz左右才开始起到隔振效果，表明相对于正弹簧系统，磁悬浮准零刚度系统拥有更小的隔振起始频率，还可以有效可扩展低频隔振频带，证明了该磁悬浮隔振器能有效地改善隔振平台的隔振性能。关键词：隔振；