正负刚度并联扭转减振器动力学特性分析与实验研究.pdf

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1、2016年(第38卷)第12期汽车工程AutomotiveEngineering正负刚度并联扭转减振器动力学特性分析与实验研究术2016234刘辉，王晓杰，项昌乐(1．北京理工大学机械与车辆学院，北京100081；2．北京理工大学，车辆传动国家重点实验室，北京100081)[摘要]提出一种正负刚度并联扭转减振器，并推导了其回复力矩和非线性刚度的表达式，分析了负刚度机构中的弹簧预压缩量对系统回复力和刚度的影响。建立该扭转减振器2自由度动力学方程，并采用无量纲形式，应用谐波平衡法计算扭转减振器的振动传递率，揭示了该扭转减振器在更宽频带上的非线性减振特性。最后进行减振器的台架验证实验，结果表明，该

2、扭转减振器具有良好的减振性能，且对更低频的振动具有良好的减振效果。关键词：扭转减振器；负刚度；谐波平衡法；振动传递率；非线性特性AnalysisandExperimentalStudyontheDynamicsCharacteristicsofaTorsionalVibrationDamperwithNegativeStiffnessStructureLiuHui．WangXiaojie＆XiangChangle1．SchoolofMechanicalEngineering，BeifingInstituteofTechnology，Beijing100081；2．BeijingInstitu

3、teofTechnology，NationalKeyLaboratoryofVehicleTransmission，Beiiing100081[Abstract]Atorsionalvibrationdamperwithnegativestiffnessstructureisproposedwiththeexpressionofitsrestoringtorqueandnonlinearstiffnessderived，andtheeffectsofspringpre—compressioninnegativestiffnessstructureontherestoringforceands

4、tiffnessofsystemanalyzed．Then2DOFdynamicsequationsforthedamperareestablished，thevibrationtransmissibilityindimensionlessformofthedamperiscalculatedbyapplyingharmonicbalancemethod，andthenonlinearvibrationattenuationcharacteristicsofthedamperatwiderfrequencybandarerevealed．Finallyaverificationbenchte

5、stiSconductedwitharesultshowingthatthetorsionalvibrationdamperpro．posedhasagoodvibrationattenuationperformancewithitseffectivefrequencyrangeextendedtowardlowerend．Keywords：torsionalvibrationdamper；negativestiffness；harmonicbalancemethod；vibrationtrails·missibility；nonlinearcharacteristic日lj吾在车辆动力传动

6、系统中，发生在低频的扭转振动很难被隔离，而这些振动对车辆乘员的健康和乘坐舒适性具有较大的影响¨J。汽车发动机产生的低频振动，如果不能很好地隔离，则会在动力传输过程中将低频振动传到变速器等部位，进而影响汽车的整体振动情况和乘员的舒适性。降低系统的动态刚度是隔离低频振动的有效方法。然而，传递动力要求的高刚度和振动隔离要求的低刚度之间的矛盾一直是传动系统扭振控制的难题。正负刚度弹簧并联使用可有效降低隔振系统刚度和固有频率，实现低频隔振嵋1。正负刚度并联机构具有比传统的正刚度弹簧更宽频带的减振特性∞。6J，所以在许多对低频振动有着较高要求的领域应用较多¨1。近年来，正负刚度弹簧并联在车辆上的应用研。

7、国家自然科学基金(51375047)、教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-12—0048)和北京理工大学2016年研究生科技创新活动专项计划项目(2016CXl0018)资助。原稿收到日期为2016年5月20日。汽车工程2016年(第38卷)第12期究也取得了一定的进展。文献[8]中设计了负刚度弹簧机构来提升汽车行驶过程中的振动隔离表现。并将所设计的机构应用在车辆座椅、悬架等汽车减振系统中，取得了较好的隔