论文部分内容阅读
机械振动在生产生活中非常的常见,有时需要利用机械振动来提高工作效率,但在多数情况下,振动会对人类生产带来破坏,而低频振动更是会对人的身体造成危害。本文在国家自然科学基金“基于能量特性的柔性并联精密定位平台抑振控制研究”和国内外准零刚度隔振的相关研究的基础上,针对轻量型康复性机器人的支撑关节,设计了一种准零刚度隔振系统。采用理论建模、数值仿真分析、实验等方式,对所提出的准零刚度隔振系统开展了静力学特性、动力学特性以及传递率等方面的研究。主要研究工作如下:首先,基于正负刚度并联的隔振原理,采用水平拉簧作为负刚度元件与线性正刚度螺旋弹簧并联,设计了一种准零刚度隔振器;通过对准零刚度隔振的静力学研究,得出隔振系统的理论微分方程,由隔振系统参数进一步得系统静态的平衡位置以及被隔振物体的质量。其次,通过对隔振系统的动力学研究,分别建立谐波力和谐波位移激励下的准零刚度隔振系统的非线性微分方程,采用泰勒展开式和谐波平衡法对非线性微分方程,分别进行简化和推导,求出准零刚度隔振系统的传递率,且与线性系统做对比;然后,对影响传递率的参数,如激励幅值、阻尼比和刚度比进行改变,分析其变化对整体系统的隔振性能的影响。再次,利用MATLAB软件对准零刚度和线性系统都进行了仿真分析,并将仿真的结果与实验进行比对,表明了准零刚度低频隔振的优良性能。最后,根据理论计算和软件仿真分析的结果,对隔振系统的结构进行优化和最终尺寸的确定,加工实验样机;搭建准零刚度隔振系统的实验平台,使用上位机和激光位移测量器,得到隔振系统的位移传递率;在外部条件保持稳定的情况下,再进行线性系统的测量,并将实验测量的数据与仿真对比,验证准零刚度低频隔振的性能。