[发明专利]一种基于动态响应的电磁减振器输出力计算方法

说明书

一种基于动态响应的电磁减振器输出力计算方法，属于机械设备技术领域，包括建立电磁减振器的动力学等效模型、确定动力学等效模型中的等效参数、对动力学等效模型进行求解计算，计算方法科学合理，相较于之前的电磁减振器输出力分析方法，本发明能够明确在动态响应下电磁减振器输出力变化规律，从而更为准确的分析该类电磁减振器的输出力形成大小与变化规律，并更为准确的分析电磁减振器阻尼特性。

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，涉及一种电磁馈能式减振器输出力的计算方法，具体的说是涉及一种基于动态响应的电磁减振器输出力计算方法。

背景技术

文献“惯性质量对齿轮齿条式作动器阻尼特性的影响”对电磁减振器进行实验研究后发现，在电磁减振器受到外界激励后，存在大量的动态响应现象。这些动态响应现象的出现将进一步影响电磁减振器的力学特性。文献“惯性质量对齿轮齿条式作动器阻尼特性的影响”和“Damping-tunable energy-harvesting vehicle damper with multiplecontrolled generators:Design,modeling and experiments”均对电磁减振器输出力进行了计算分析。其输出力计算方法是先建立电磁减振器中传动结构的传动模型和电机的机电耦合模型，再将上述两个模型进行结合得到电磁减振器输出力的结果。其中，结构的传动模型中并未考虑电磁减振器中传动结构在运动时存在的动态响应。因此最终计算的结果与实验结果在曲线平滑度上存在较大差异。故有必要提出动态响应下的电磁减振器输出力计算方法，以提高输出力计算结果的准确性。

发明内容

本发明的目的是针对现有电磁式减振器计算方法中对其输出力计算不准确的问题，提出一种基于动态响应的电磁减振器输出力计算方法，可针对一个加载循环中电磁输出力的变化规律进行计算，可提高电磁减振器的输出力形成大小与变化规律以及电磁减振器阻尼特性分析的准确性。

本发明的技术方案：一种基于动态响应的电磁减振器输出力计算方法，其特征在于，计算方法包括如下步骤：

(A)建立电磁减振器的动力学等效模型

将电磁减振器中所有运动件的运动惯量等效为质量M，将电磁减振器中所有的啮合刚度和结构刚度等效为刚度K，将电磁减振器中所有的干摩擦等效为内部摩擦F_r，将电磁减振器中所有的粘性阻尼等效为阻尼C，因此电磁减振器可以等效为一个具有位移激励的单自由度系统，该单自由度系统中质量为M，位移激励y通过刚度K与质量相连，质量M的下端为刚度K，侧端为干摩擦F_r，上端为粘性阻尼C，粘性阻尼C的另一端为固定边界；

(B)确定动力学等效模型中的等效参数

(B1)计算电磁减振器中所有运动件的等效质量M，即：

其中，m_r表示齿条质量，J_p、J_s、J_c、J_g、J_m分别表示齿轮、齿轮轴、联轴器、齿轮箱内齿轮和电机转子的转动惯量，η_r表示齿条齿轮之间的传动效率，r表示齿条齿轮副中齿轮的半径，i_g表示齿轮箱内齿轮的总传动比；

(B2)计算等效摩擦力F_r

通过对电磁减振器进行加载试验，在超低频加载条件下考察其输出力与加载位移的关系，在每个作动冲程末期，电磁减振器的输出力约等于内部摩擦力，即F_r；

(B3)计算等效刚度K与等效阻尼C