胡银龙,熊思杰,花天阳

(河海大学 能源与电气学院,江苏 南京 211100)

0 引 言

惯容是剑桥大学SMITH教授提出的一种新型双端点机械元件,满足两端受力与两端相对加速度成正比的特点[1]1651。惯容的提出完善了力-电流的类比关系,是一种可与电容直接类比的机械元件,其应用已经被证实可提升车辆悬架系统[2,3]、减振隔振系统[4-6]、振动能量采集系统[7]等多类机械系统的性能。

在物理实现方面,多种惯容的实现方式被提出,包括齿轮齿条惯容[1]1650、滚珠丝杆惯容[8]、液体惯容[9,10]等。

半主动惯容是一种惯容量可在线调节的惯容,是传统无源惯容在半主动系统中推广的结果。文献[11]11225提出了半主动惯容的概念,并分析了其对车辆悬架系统性能的影响;文献[12]295给出了在传统无源惯容基础上实现半主动惯容的两个基本思路,即在线调节传动比和在线调节飞轮转动惯量,并分析了基于在线调节飞轮转动惯量的半主动惯容;文献[13]提出了采用CVT的方式改变传动比的半主动惯容。

本文在传统齿轮齿条惯容基础上,提出一种可变传动比的齿轮齿条半主动惯容,并对该装置进行动力学特性分析和基于SolidWorks的运动仿真分析。

1 齿轮齿条惯容

1.1 惯容的定义

惯容的符号表示如图1所示[1]1651。

图1 惯容的符号表示

其动力学方程如下式所示:

(1)

式中:υ1,υ2—两端在等大反向受力下两端各自的速度,m/s;υ—两端的相对速度,υ=υ2-υ1,m/s;F—两端所受的等大反向的力,N;b—惯容量,kg。

1.2 半主动惯容

半主动惯容是一种惯容量可在线调节的惯容,即式(1)中的比例系数b可进行在线调节[11]11227。……