变参数磁流变减振器的设计与应用

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在科技发展中,日益提高的人类生活水平同人们对机械振动控制的需求之间的矛盾越来越突出,为提高振动控制效果,一种使用磁流变技术的变参数半主动控制得到人们广泛研究。本文研究了磁流变技术在变质量系统和微振动控制领域的应用,并设计和实验研究了相应的磁流变减振器。变质量系统的固有频率会随着质量变化而进行改变,传统的被动振动控制方式在振动系统的参数发生改变时,不能实现振动控制效果。本文根据建立变质量系统的振动模型,设计了一款无活塞式磁流变阻尼器,通过实验对其振动控制效果进行了研究。在微振动控制中,本文在变刚度变阻尼振动模型基础上,设计了一款双弹簧磁流变减振器,并对其减振性能进行了研究。首先,针对典型的变质量系统,波轮式洗衣机进行了研究。分析了洗衣机振动机理,建立了洗衣机内桶振动的数学模型和振动模型,并对洗衣机结构进行了动力学仿真。根据理论分析,设计了无活塞式磁流变悬挂吊杆,该吊杆包括空气阻尼器部分和磁流变阻尼器部分。随后,通过实验仪器建立磁流变悬挂吊杆的实验系统,主要包括磁流变阻尼器阻尼力实验系统和洗衣机振动实验系统。通过实验并对实验结果进行分析,该磁流变悬挂吊杆能够实现稳定的阻尼力输出,并实现良好的洗衣机振动控制效果。使用磁流变悬挂吊杆时,洗衣机振动加速度可以降至原有被动悬挂吊杆时的一半。本文还研究了用于微振动控制的双弹簧磁流变减振器。在变刚度变阻尼磁流变减振器原理基础上,进行振动模型的改变,将被减振对象置于两串联弹性单元的节点处,并通过阻尼控制振动模型的等效刚度。根据改进的振动模型,设计了双弹簧磁流变减振器,对外缸体阻尼器和内缸体阻尼器进行了阻尼力测试实验,随后对双弹簧磁流变减振器进行了整体力学实验和振动台实验。根据实验结果,减振器初步能够实现减振的目的,对不同的振动激励,其能实现的振动控制效果不同。研究半主动振动控制方法,对变质量系统的减振和微振动环境的振动控制,需要磁流变阻尼器的变参数特性,也需要恰当的控制策略控制磁流变阻尼器的输入电流。本文从系统振动的分析、测试和实验研究等方面对变参数磁流变减振器的减振特性进行了综合研究。
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