一种准零刚度隔振器的特性分析与实验研究-论文.pdf

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1、振动与冲击第33卷第11期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK一种准零刚度隔振器的特性分析与实验研究徐道临，张月英，周加喜，张敬(湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082)摘要：将五个线性弹簧并联组合，设计出一种具有高静态刚度、低动态刚度的非线性低频隔振器。分析了系统的刚度特性，给出了系统的准零刚度(QZS)条件。利用谐波平衡法分析了系统的动力学特性，得出了系统的力传递率，并分析了阻尼及激励力对系统传递率的影响。为了验证QZS系统的隔振性能，进行了一系列的实验研究。

2、实验结果表明，QZS隔振器的低频隔振性能明显优于相应的线性系统。关键词：准零刚度；隔振器；低频隔振；力传递率中图分类号：TU112．59文献标志码：ADOI：10．13465／j．cnki．jVS．2014．11．036Characteristicanalysisandexperimentalinvestigationforavibrationisolatorwithquasi-zerostifnessXUDao—lin，ZHANGYue—ying，ZHOUJia—xi，ZhangJing(State

3、KeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufactureforVehicleBody，HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Here，anonlinearlow-~equencyvibrationisolatorwith5linearparallelspringswasdesigned，itsstiffnesswashigherstaticallyandlowerdynamically．Auniquerelations

4、hipbetweenthegeometryandthestiffnessofthesystemwasderivedinordertoobtainthecriticalconditionofquasi—zero—stiffness(Qzs)．DynamicbehavioranalysisofanonlinearQZSsystemwasperformedwiththeharmonicbalancemethodandtheforcetransmissibilityofthesystemwasobtained

5、．Theeffectsofdampingandexcitationforceonthesystemtransmissibilitywereanalyzed．ToassessthevibrationisolationperformanceoftheQzssystem，aseriesoftestsweredone．Theexperimentalresultsshowedthatthelow一~equencyvibration·isolationperformanceoftheQZSsystemismuch

6、betterthanthatofthecorrespondinglinearsystem．Keywords：quasi—zerostiffness；vibrationisolator；low一~equencyvibration；forcetransmissibility近年来，很多学者通过正负刚度组合提出了具有现有的研究工作主要是关于QZS系统的运动机理QZS特性的隔振系统。在小幅振动下，这种系统具有和理论分析的，很少有文献涉及这方面的实验研究。高静刚度低动刚度的特性，从而保证系统在小变形下为了评估其

7、实际隔振性能，本文利用5个线性弹簧设固有频率很小。最典型的代表是，Carrella等Ll将三计了一个简单的Qzs模型，并进行了一系列的实验研个线性或非线性弹簧进行组合通过参数优化设计得到究。首先，对所建模型进行理论分析，展示其静动力学一种QZS系统，并进行了一系列的静态和动态分析。特性。然后通过实验研究，比较Qzs模型与其相应的Platusllo]利用在轴向载荷作用下表现负刚度特性的纵线性系统在谐波激励作用下的实际隔振性能，评估其向弯曲梁和线性弹簧，设计出一种Qzs结构。Robert．实际隔振效果。实

8、验结果表明，QZS系统具有良好的son等⋯运用高静刚度低动刚度理念，利用磁铁弹簧隔振性能，尤其是在低频带，其隔振效果相当显著。实现了低频隔振。Zhou等¨通过并联一个磁铁弹簧1数学模型与一个机械弹簧设计出一个高静刚度低动刚度的半主动隔振系统。刘兴天等¨讨论了滑动梁与线形弹簧组本文所设计的QZS系统模型包括一个竖直弹簧和成的QZS系统带来的新特性。四个倾斜弹簧，其中，倾斜弹簧提供的负刚度抵消竖直弹簧提供的正刚度，其结构示意图如图1(a)(不考虑被隔振设备)