一种新型电磁驱动器非线性动力学特性研究

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1、中图分类号：O322论文编号：2017303071UDC：密级：公开硕士学位论文一种新型电磁驱动器非线性动力学特性研究作者姓名：冯浩学科名称：机械工程研究方向：机构学与机械动力学学习单位：华北理工大学学制:2.5年提交日期：2017年12月01日申请学位类别：工程硕士导师姓名：杨志安教授单位：唐山学院李雨森高工单位：唐山盾石机械制造有限公司论文评阅人：李文兰研究员单位：天津大学程相文教授单位：华北理工大学机械工程学院论文答辩日期：2018年03月06日答辩委员会主席：王会刚教授关键词：电容式电磁驱动器；非线性；多尺度法；随机振动；双重共振唐山华北理

2、工大学2018年03月ResearchonNonlinearDynamicCharacteristicsofaNewTypeElectromagneticActuatorDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringbyFengHao(MechanicalEngineering)ProfessorYangZhianSupervis

3、or:LiYusengMarch,2018独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得华北理工大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解华北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允

4、许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：□√自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要新型电容式电磁驱动器其基本原理是将电能转换成机械能的机电耦合产品。该产品在运行过程中会发生丰富的动力学现象，其中振动现象尤为明显。振动会对产品的性能和寿命有严重影响，由此可以判断，研究电磁驱动器的非线性振动具有重要的理论价值和实际意义，应当给予高度重视。以一种新型电容式电磁驱动器为研究对象，根据拉格朗日麦克斯韦方程建立

5、系统的非线性振动方程，应用多尺度法进行分析。分别分析其单自由度系统、多自由度系统的非线性振动特性。单自由度系统主要从理论分析和数值计算两个层面着手，研究了系统的主共振、1/3次亚谐共振、随机振动问题。主共振研究结果表明：理论分析同数值计算一致，此系统为弱非线性系统；分别改变系统的参数：激励电压幅值的增大、电容极板长度的增加、电容两极板间距的减小、阻尼系数的减小，系统的振幅和共振区域增大；得到了可以忽略系统非线性项的数值。研究1/3次亚谐共振，得到其存在的必要条件；随后应用数值模拟，分别分析了系统的阻尼、电压激励、电容几何参数对系统幅值的影响。随机振

6、动研究发现，二阶矩与主共振有相同的特性。多自由度系统主要讨论了系统的双重共振、随机振动问题。利用多尺度法得到了系统的幅频响应方程，通过数值计算分析了各参数对幅值的影响。研究最后发现，多自由度系统拥有更丰富的动力学现象，对于抗震、减震装置的优化、设计具有很好的参考价值。图68幅；表0个；参46篇。关键词：电容式电磁驱动器；非线性；多尺度法；随机振动；双重共振分类号：O322-I-AbstractThebasicprincipleofanewtypeofcapacitiveelectromagneticactuatoristoconvertelectr

7、icalenergyintoelectromechanicalcouplingproductsofmechanicalenergy.Duringtheoperationoftheproduct,therewillbealotofdynamicphenomena,especiallythevibration.Thevibrationwillhaveaseriousimpactontheperformanceandlifeoftheproduct.Itcanbeconcludedthatthestudyofnonlinearvibrationofele

8、ctromagneticactuatorhasimportanttheoreticalvalueandpracticals