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
• 来源期刊: 振动与冲击
• 关键词: 非接触 负刚度 永磁环 非线性力学 参数分析
• 年，卷（期）: 2021,（15）
• 页码范围: 41-47
• 页数: 7页
• 分类号: TH113.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2021.15.006

摘要

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.