一种新型电磁驱动器非线性动力学特性研究

发布时间：2024-04-12 04:04

　　新型电容式电磁驱动器其基本原理是将电能转换成机械能的机电耦合产品。该产品在运行过程中会发生丰富的动力学现象,其中振动现象尤为明显。振动会对产品的性能和寿命有严重影响,由此可以判断,研究电磁驱动器的非线性振动具有重要的理论价值和实际意义,应当给予高度重视。以一种新型电容式电磁驱动器为研究对象,根据拉格朗日麦克斯韦方程建立系统的非线性振动方程,应用多尺度法进行分析。分别分析其单自由度系统、多自由度系统的非线性振动特性。单自由度系统主要从理论分析和数值计算两个层面着手,研究了系统的主共振、1/3次亚谐共振、随机振动问题。主共振研究结果表明:理论分析同数值计算一致,此系统为弱非线性系统;分别改变系统的参数:激励电压幅值的增大、电容极板长度的增加、电容两极板间距的减小、阻尼系数的减小,系统的振幅和共振区域增大;得到了可以忽略系统非线性项的数值。研究1/3次亚谐共振,得到其存在的必要条件;随后应用数值模拟,分别分析了系统的阻尼、电压激励、电容几何参数对系统幅值的影响。随机振动研究发现,二阶矩与主共振有相同的特性。多自由度系统主要讨论了系统的双重共振、随机振动问题。利用多尺度法得到了系统的幅频响应方...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1电容式电磁驱动器模型

新型电容式电磁驱动器模型可简化成图1，其中E的等效电源、电感、电阻，C为刚性薄板做成的电容，两极板等宽等高的介质板，介质板的左端与非线性弹簧连接，考、电磁力，介质板可随电源变化在两极板间运动。

图2电磁力模型Fig.2Electromagneticforcemodel

于是：1)rxxεαΔ的单位矢量，进而可得有质动力：2211()2rrxxfSExεεαΔ=Δ

图3变介质电容器模型

Fig.2Electromagneticforcemodel的总电场力为：222111()22rrESxExεε=Δ=Δ电容

图4电磁驱动器简图

统中的L1、R非常小，故可以忽略，则图1变为如下图4载在电容极板两端，式（13）变为：021012302121212002101sin()11(2[()]2rrrrrrrrrrqEtxLdqcxkxkx....

本文编号：3951635