惯质(inerter)也称为惯容,是控制理论有关机械网络英语mechanical network的双终端设备,作用在二个终端上的力大小相等、方向相等,和二个终点之间的相对加速度成正比。惯质的概念用在一级方程式赛车的车辆悬挂系统中,名称为J-damper。

惯质可以用装在齿条上的飞轮来实现,其效果类似在有弹簧的物体上增加其惯量。

发现

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马尔科姆·史密斯英语Malcolm C. Smith剑桥大学控制理论工程学的教授,他第一个在一篇2002年的论文中提到惯质[1]。史密斯扩展电路和机械网络之间的类比性(流动性类比英语mobility analogy),他观察到其类比有不完整之处,因为在上述类比中,机械系统对应电容器的是质量,但电容器的电流和二端的电位差的微分成正比,质量只能类比一端接地(电位为零)的电容器,无法完整类比两端电位都不是零的电容器。而他认为可以用齿轮以及飞轮来实现此一概念。

其产生的力可以用下式表示:  , 其中有一适当的常数b

建构

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线性的惯质可以用飞轮齿条来建构。飞轮的枢轴是一个端点,而齿条是另一个端点。

旋转的惯质可以结合飞轮以及差速器的环齿轮。差速器二端的齿轮则为二个端点。

应用

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在惯质发明不久之后,惯质的原理就用在一级方程式赛车的悬挂系统中,名为J-damper。若针对轮胎的共振频率进行调整,惯质可以减少悬挂系统的机械负载。迈凯伦车队在2005年初开始使用J-damper,雷诺车队很快也开始使用[2]

J-damper是2007年一级方程式间谍争议的核心议题,是Philip Mackereth离开迈凯伦车队,加入雷诺车队而所爆发的。

参考资料

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  1. ^ Smith, M. C. Synthesis of mechanical networks: The inerter. IEEE Transactions on Automatic Control. 2002, 47 (10): 1648. doi:10.1109/TAC.2002.803532. 
  2. ^ Chen, M.; Papageorgiou, C.; Scheibe, F.; Wang, F. C.; Smith, M. The missing mechanical circuit element. IEEE Circuits and Systems Magazine. 2009, 9: 10. doi:10.1109/MCAS.2008.931738. 

外部链接

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