菱形HSLDS隔振器負剛度機構質量及摩擦力影響分析

袁屹杰，紀 明，張衛國，伊興國，王 毅，施道云

（西安應用光學研究所，陜西 西安 710065）

引言

隨著光電傳感器性能的逐漸提升，對平臺隔振的需求也越來越嚴格[1]。傳統線性隔振器僅能有效隔離頻率大于倍自身諧振頻率的擾動，在一些擾動頻率較低的應用中，為了滿足隔振需求，隔振器剛度需要降低至容易導致失穩的水平。而HSLDS 隔振器[2]則較好地解決了上述問題，在維持一定靜剛度的前提下，通過非線性調節，可以降低動態剛度，甚至達到“準零剛度”（QZS）狀態[3]，具備良好的應用前景，已成為行業的研究熱點。

目前，HSLDS 隔振器的多數研究聚焦于負剛度機構理論研究層面，提出了多種負剛度機構形式[4-11]，對負剛度機構的幾何參數、彈性器件參數進行了充分分析。部分研究涉及了非線性隔振下摩擦力直接作用于負載的特性[12-13]以及幾何非線性摩擦力對隔振的影響[14]，但鮮有研究分析負剛度機構的質量及內部摩擦力對隔振的影響。在一些應用中，如采用連桿形式的負剛度機構（特別是多層連桿結構[10]），內部運動環節較多，摩擦力因素影響較大，并且隔振過程中，負剛度機構也關聯地運動，自身質量的影響難以忽視，否則將導致理論分析與實際存在較大差異，不利于指導實踐。

針對上述問題，本文以一種具有較靈活剛度非線性調節能力的菱形連桿負剛度機構HSLDS 隔振器（簡稱菱形HSLDS 隔振器）為目標，采用虛功法建立負剛度機構等效摩擦力數學模型，構建隔振器拉格朗日方程，并采用諧波平衡法[15]求解，分析負剛度機構的質量及摩擦力因素對隔振的影響。……