陈然

一种正交菱形准零刚度隔振器的设计与分析

陈然

郑州铁路职业技术学院, 河南 郑州 451460

本文基于准零刚度结构原理，利用结构几何非线性，设计一种具有准零刚度特征的正交菱形隔振结构。该结构通过水平弹簧产生负刚度特性，并由竖直弹簧提供正刚度支撑力，实现隔振器的高静低动特性，并通过算例将该结构应用于汽车悬架系统中。结果表明，在与线性隔振器具有相同支撑力的条件下，正交菱形准零刚度隔振器具有更宽的隔振范围及弱的系统共振区的力传递率，从而提升了汽车悬架系统的隔振性能。

隔振器; 悬挂系统; 设计

在工程实际中，高性能被动隔振系统被广泛用于提升及改善汽车悬架[1]，海洋平台[2]，以及大型动力机械[3]等的动态性能当中。为提高动力系统的隔振范围，准零刚度隔振器（或高静低动刚度隔振器）引起了国内外学者的广泛关注与研究[4-6]。在准零刚度隔振系统中，通过调节隔振器参数，能够实现系统的超低刚度，零刚度，以及负刚度特性[7]。因此，与传统的线性隔振器相比，准零刚度隔振器能够获得更宽的隔振范围，解决传统隔振器低频隔振困难的问题[8,9]。

为实现系统的准零刚度特征，国内外学者提出了很多准零刚度隔振器结构[10-15]。例如，Carrella等[11]提出了一种简单的水平弹簧模型，解释了零刚度及负刚度特征产生的基本原理。由于负刚度会导致系统工作在不稳定区域，Carrella等[12]利用正负刚度并联的方法获得准零刚度结构。……