[發明專利]一種基于動態響應的電磁減振器輸出力計算方法

在審

• 申請號: 202110052036.4
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112733299A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 李競;王子凡;王佩犇;關棟;張純;高悅文;沈輝;龔俊杰;楊征睿;朱仲文
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F17/11;G06F119/14
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 沈志海

一種基于動態響應的電磁減振器輸出力計算方法，屬于機械設備技術領域，包括建立電磁減振器的動力學等效模型、確定動力學等效模型中的等效參數、對動力學等效模型進行求解計算，計算方法科學合理，相較于之前的電磁減振器輸出力分析方法，本發明能夠明確在動態響應下電磁減振器輸出力變化規律，從而更為準確的分析該類電磁減振器的輸出力形成大小與變化規律，并更為準確的分析電磁減振器阻尼特性。

技術領域

本發明屬于機械設備技術領域，涉及一種電磁饋能式減振器輸出力的計算方法，具體的說是涉及一種基于動態響應的電磁減振器輸出力計算方法。

背景技術

文獻“慣性質量對齒輪齒條式作動器阻尼特性的影響”對電磁減振器進行實驗研究后發現，在電磁減振器受到外界激勵后，存在大量的動態響應現象。這些動態響應現象的出現將進一步影響電磁減振器的力學特性。文獻“慣性質量對齒輪齒條式作動器阻尼特性的影響”和“Damping-tunable energy-harvesting vehicle damper with multiplecontrolled generators:Design,modeling and experiments”均對電磁減振器輸出力進行了計算分析。其輸出力計算方法是先建立電磁減振器中傳動結構的傳動模型和電機的機電耦合模型，再將上述兩個模型進行結合得到電磁減振器輸出力的結果。其中，結構的傳動模型中并未考慮電磁減振器中傳動結構在運動時存在的動態響應。因此最終計算的結果與實驗結果在曲線平滑度上存在較大差異。故有必要提出動態響應下的電磁減振器輸出力計算方法，以提高輸出力計算結果的準確性。

發明內容

本發明的目的是針對現有電磁式減振器計算方法中對其輸出力計算不準確的問題，提出一種基于動態響應的電磁減振器輸出力計算方法，可針對一個加載循環中電磁輸出力的變化規律進行計算，可提高電磁減振器的輸出力形成大小與變化規律以及電磁減振器阻尼特性分析的準確性。

本發明的技術方案：一種基于動態響應的電磁減振器輸出力計算方法，其特征在于，計算方法包括如下步驟：

(A)建立電磁減振器的動力學等效模型

將電磁減振器中所有運動件的運動慣量等效為質量M，將電磁減振器中所有的嚙合剛度和結構剛度等效為剛度K，將電磁減振器中所有的干摩擦等效為內部摩擦F_r，將電磁減振器中所有的粘性阻尼等效為阻尼C，因此電磁減振器可以等效為一個具有位移激勵的單自由度系統，該單自由度系統中質量為M，位移激勵y通過剛度K與質量相連，質量M的下端為剛度K，側端為干摩擦F_r，上端為粘性阻尼C，粘性阻尼C的另一端為固定邊界；

(B)確定動力學等效模型中的等效參數

(B1)計算電磁減振器中所有運動件的等效質量M，即：

其中，m_r表示齒條質量，J_p、J_s、J_c、J_g、J_m分別表示齒輪、齒輪軸、聯軸器、齒輪箱內齒輪和電機轉子的轉動慣量，η_r表示齒條齒輪之間的傳動效率，r表示齒條齒輪副中齒輪的半徑，i_g表示齒輪箱內齒輪的總傳動比；

(B2)計算等效摩擦力F_r

通過對電磁減振器進行加載試驗，在超低頻加載條件下考察其輸出力與加載位移的關系，在每個作動沖程末期，電磁減振器的輸出力約等于內部摩擦力，即F_r；

(B3)計算等效剛度K與等效阻尼C