动力传动系统磁流变扭转减振器变刚度变阻尼原理及试验研究.pdf

中文摘要 摘 要 动力传动系统由于自身制造装配误差和激励的多变性，在传递动力时会出现 扭转振动现象，产生噪音，影响机械系统运行的平稳性，危害系统及零部件的安 全寿命。为了降低传动系统的扭转振动，学者们研究了多种扭转减振方案，其中 较为有效是措施是：在动力传动系统中安装具有低刚度和阻尼环节的扭转减振器。 但随着动力传动系统向高功率密度方向发展，对扭转振动控制提出了更高的要求。 目前的扭转减振器虽然采用一定的方法实现了刚度和阻尼的变化，但不能根据工 况的不同进行自适应调节，因而减振效果有限，不能满足动力传动系统扭转减振 需求。磁流变执行器利用磁流变技术研制而成，具有阻尼可调范围大，响应快， 功耗低等优势，在振动控制方面具有广阔的应用前景。此外，近年来通过磁流变 技术实现刚度变化得到了学者们的关注和深入研究，并取得了一些研究进展。因 此，本文针对目前扭转减振器存在的不足，提出了一种基于磁流变技术实现刚度 和阻尼自适应调节的扭转减振器，对磁流变变刚度变阻尼原理进行了分析，通过 试验测试了新型扭转减振器的变刚度和变阻尼特性，验证了磁流变刚度变阻尼扭 转减振器设计方法的有效性。 本文的工作主要有以下几个方面： ① 建立并分析了动力传动系统简化扭振模型，研究了刚度和阻尼参数变化对 扭振系统固有频率和共振区振幅的影响，揭示了变刚度变阻尼扭转减振原理。 ② 提出了磁流变变刚度变阻尼扭转减振器设计方法。阐述了磁流变变刚度变 阻尼扭转减振器工作原理，对磁流变变刚度变阻尼力学模型进行了分析，研究了 系统等效刚度和阻尼的影响参数，推导了磁流变单元的力学计算公式，进一步获 得了扭转减振器输出力矩计算表达式。 ③ 根据磁流变变刚度变阻尼原理，完成了磁流变变刚度变阻尼扭转减振器总 体结构设计，确定了主要参数。对磁流变单元进行了具体结构设计、磁场理论计 算和有限元仿真分析，采用遗传算法并结合多目标优化软件，对磁流变单元关键 结构参数进行了优化，同时对弹簧进行了选型计算。 ④ 根据优化参数，进行了磁流变变刚度变阻尼扭转减振器样机的加工装配， 并在MTS 测试台上进行了试验测试。首先测试了选购的弹簧刚度并与理论对比； 其次测试了磁流变单元在不同激励频率、不同振幅工况下，输出力学特性随励磁 电流的变化特性；最后对磁流变变刚度变阻尼扭转减振器的变刚度和变阻尼特性 进行了测试，试验结果变明其刚度和阻尼特性能够通过励磁电流进行控制，验证 了磁流变变刚度变阻尼原理和设计方法的有效性。 I 重庆大学硕士学位论文 关键词：动力传动系统；扭转减振器；变刚度变阻尼；磁流变 II 英文摘要 ABSTRACT Due to the self-manufacturing assembly error and the variability of the excitation, the power driveline will have a torsional vibration phenomenon when transmitting power, generate noise, affecting the stability of the mechanical system operation, and endanger the safety life of the system components. In order to reduce the torsional vibration of the transmission system, scholars have studied a variety of torsional vibration reduction