本發明公開一種滾珠絲杠式慣容器理想線性慣質系數的非線性修正方法。首先基于弗萊納標架理論和赫茲接觸理論，推導了滾珠絲杠副的滾珠與滾道之間的相對滑動速度和滑動摩擦力矩，從而得到滾珠滑動的摩擦功率，它與激勵功率的比值就是滾珠滑動摩擦的效率；再引入滾珠滾動摩擦的效率，最終將滾珠絲杠式慣容器的理想線性慣質系數修正為非線性慣質系數。本發明考慮了滾珠絲杠式慣容器中滾珠與滾道之間的摩擦非線性，更加符合實際情況，相比數值仿真得出的慣質系數的修正方法，本發明的修正方法簡單可靠，可為滾珠絲杠式慣容器的設計及其在工程減振系統中的應用提供更加精確的慣質系數,推動和發展了關于慣容器的理論方法，具有實際的工程意義。

技術領域

本發明涉及一種慣容器慣質系數修正方法，特別涉及一種滾珠絲杠式慣容器理想線性慣質系數的非線性修正方法，屬于慣容器減振技術領域。

背景技術

2002年劍橋大學學者Smith基于機電相似理論創造性地提出了一種無接地約束的與電容完全相似的理想元件——慣容器，并給出了其物理實現裝置，開展了將慣容器應用于車輛懸架系統的研究，從而探索出一條改善懸架性能的新途徑。

劍橋大學的學者Smith一直希望能夠在懸掛系統中找出與電路電網中的R(電阻)-L(電感)-C(電容)元器件功能相似的機械裝置。在傳統的機電相似理論中，阻尼對應于電阻，彈簧對應于電感，卻沒有一種機械元裝置能對應電容。該機械裝置需能夠實現質量的一個終端接地另一個終端連接它的質心，與一端接地的電容功能類似。為解決這一問題，Smith創造性的提出了慣容器這一概念。2002年Smith發明了一種機械裝置，該裝置具有兩個端點，其中一個端點可相對于另一個端點運動，將它加入到機械振動系統中可以用來控制機械力的大小。力的大小與兩個端點的相對加速度成正比，這個比例可以(應系統需要而改變)為常數也可以改變。機械式慣容器有兩種實現形式，分別是齒輪齒條式和絲杠-球式。

絲杠-球式慣容器即滾珠絲杠式慣容器，最初提出的這種慣容器的慣質系數恒定，然而，慣容器的非線性因素對慣容器的動力學性能和ISD懸架的減振性能都有較大的影響。隨著慣容器應用的逐漸廣泛，慣質系數作為慣容器的固有屬性，計算的準確性顯得尤為重要，尤其是慣容器應用于低頻、精密的隔振場所。因此，在工程應用中需要進一步研究對理想線性慣質系數考慮非線性因素的修正方法。

申請號為“CN201310240715.X”，名稱為“一種滾珠絲杠式慣容器力學性能的仿真方法”的發明專利，該發明公開了一種滾珠絲杠式慣容器力學性能的仿真方法，包括如下步驟：(1)建立考慮摩擦以及絲杠彈性效應的慣容器非線性力學模型；(2)進行慣容器的力學性能試驗，獲取慣容器的實際力學響應；(3)根據試驗結果，確定摩擦力的幅值并將摩擦力從慣容器輸出力中去除，得到不含摩擦的慣容器力學模型；(4)根據試驗數據，采用最小二乘遞推算法對模型中的參數進行辨識；(5)將參數辨識結果和摩擦力幅值代入慣容器非線性力學模型，得到慣容器力學性能的仿真結果。該發明在進行慣容器實際力學性能試驗的基礎上建立的慣容器非線性力學模型較為符合慣容器的實際力學特征，仿真結果能夠真實反映非線性因素對慣容器實際力學性能的影響。然而，該發明在工程實際中實施較為困難，需要建立復雜的仿真模型，不能快速得出一個較為符合實際的慣質系數，所以工程應用價值受到限制。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述現有技術存在的技術問題和缺陷，提供一種滾珠絲杠式慣容器理想線性慣質系數的非線性修正方法。

為達到上述目的，本發明實現目的所采取的技術方案是：

一種滾珠絲杠式慣容器理想線性慣質系數的非線性修正方法，其中所述滾珠絲杠式慣容器的類型為絲杠旋轉式或螺母旋轉式；所述滾珠絲杠慣容器中的滾道類型為單圓弧滾道、雙圓弧滾道或矩形滾道；所述滾珠的循環方式為內循環方式或外循環方式；步驟如下：

步驟1：以絲杠中心軸為Z軸建立固定坐標系W，并且隨滾珠運動的軌跡建立弗萊納坐標系F；