齿轮调谐型 meta-轴用于低频扭转振动抑制
应用物理
2026-01-27 v2
摘要
具有带隙的 meta 结构为轴类系统的扭转振动衰减提供了新解决方案，但可调带隙仍具有挑战性，通常依赖于额外的物理场或复杂的装配过程。在本研究中，提出了一种包含自锁齿轮(SLG)共振器的齿轮移位可调 meta-轴，通过简单齿轮移位机制取代复杂的调谐方法，以实现可调频范围内的低频扭转振动抑制。首先，作为 SLG 共振器关键部件的六个内凸弯梁被设计，用于通过其变形形状实现共振器的精确可调扭转刚度，变形形状由移位齿轮齿轮边缘上的齿轮齿数控制。此外，基于齿轮移位机制，SLG 共振器实现了共振频率调制并开启了与理论预测一致的可调低频扭转带隙。然后，将 SLG 共振器周期性地安装在均匀轴上构成齿轮移位可调 meta-轴，并使用数值仿真获取其动力学响应，以评估其扭转波衰减性能。最后制造了一个齿轮移位可调 meta-轴原型，并开展实验研究其中扭转波的传播特性。通过在理论分析、数值仿真和实验结果之间观察到的一致性，发现齿轮移位可调 meta-轴在可调低频带隙内表现出卓越的衰减性能。因此，提出的齿轮移位可调 meta-轴为低频扭转振动抑制开辟了新的途径。
引用
@article{arxiv.2508.13621,
title = {Gear-tuning meta-shaft for low-frequency torsional vibration suppression},
author = {Dongxian Wang and Hao Zhou and Jianlei Zhao and Zhou Hu and Yangyang Chen and Rui Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.13621},
year = {2026}
}