本文在总结国内外准零刚度隔振器理论研究和结构设计的基础上,针对车载精密仪器对其隔振器低频隔振性能的要求和占用空间尺寸的限制,创新设计了两种新型准零刚度隔振器。综合运用非线性振动的近似解析方法和数值方法,对所设计准零刚度隔振器的静力学特性,及其构成的准零刚度隔振系统的动力学特性和隔振性能进行了系统的研究,探索了两自由度准零刚度隔振系统的力传递率特性,设计装配了准零刚度隔振器原理样机,完成了静力实验和振动实验。主要工作和结论如下:(1)基于正负刚度并联隔振原理,采用等厚度碟形弹簧作为负刚度元件与线性正刚度螺旋弹簧并联,设计了一种准零刚度隔振器。首先通过静力学特性研究,分别建立了等厚度碟形弹簧和准零刚度隔振器的回复力和刚度特性表达式;并分别求取了等厚度碟形弹簧具有负刚度,以及隔振器在平衡位置附近具有准零刚度特性的参数条件。研究结果表明,等厚度碟形弹簧在处于压平状态时具有刚度最小值,其最小负刚度值和负刚度区域范围与等效高厚比和支点距离比两个参数有关。通过增大等效高厚比和减小支点距离比,可以使等厚度碟形弹簧的最小负刚度值减小和负刚度区域范围增大。对于准零刚度隔振器,等效高厚比、支点距离比以及等厚度碟形弹簧与线性螺旋弹簧之间的刚度比是影响其准零刚度特性的三个参数。当等效高厚比增大和支点距离比减小时,需要更小的刚度比来保证其在平衡位置处的零刚度。且通过增大等效高厚比和减小支点距离比,可以使准零刚度隔振器在平衡位置附近具有更小的刚度和更大的较小刚度范围,从而具有更大的准零刚度特性位移范围。然后通过动力学特性研究,分别建立了谐波力激励和谐波位移激励条件下准零刚度隔振系统的非线性运动微分方程;采用平均法求解了系统的稳态响应,研究了系统参数和激励幅值对系统频响曲线和隔振性能的影响,并与其等效线性系统进行了比较;采用马蒂厄方程判别法得到了系统稳态响应解的稳定性判定边界条件。研究结果表明,两种谐波激励条件下准零刚度隔振系统的运动微分方程为对称激励条件下的杜芬方程。准零刚度隔振系统为刚度渐硬的非线性系统,且存在不稳定区域和跳跃现象。适当地减小激励幅值和增大阻尼比可以减小系统的不稳定区域和隔振起始频率,且能够使谐波位移激励条件下的系统稳态响应解避免出现无限大值。除此之外,在控制激励幅值的基础上,适当地增大阻尼比,或通过增大等效高厚比和减小支点距离比来减小系统的非线性项,均可以使准零刚度隔振系统相对于其等效线性系统具有更好的低频隔振性能。(2)由于等厚度碟形弹簧的变形量较小,将其作为负刚度元件构建的隔振器具有准零刚度特性的位移范围也相对较小。针对此问题,采用厚度沿径向线性变化的变厚度碟形弹簧作为新的负刚度元件,设计了一种新的准零刚度隔振器。首先通过静力学特性研究,分别建立了变厚度碟形弹簧和准零刚度隔振器的回复力和刚度特性表达式;并分别求取了变厚度碟形弹簧具有负刚度,以及隔振器在平衡位置附近具有准零刚度特性的参数条件;对于分别具有等厚度和变厚度碟形弹簧的两种隔振器,比较分析了相同参数条件下两者的准零刚度特性位移范围;并对具有变厚度碟形弹簧的准零刚度隔振器构造参数进行了优化,得到了其具有最大准零刚度特性位移范围的最优参数取值。研究结果表明,变厚度碟形弹簧和准零刚度隔振器均在变厚度碟形弹簧处于压平状态时具有刚度最小值。相对于采用等厚度碟形弹簧,变厚度碟形弹簧可以使隔振器在相同位移处的刚度减小,且偏离平衡位置的位移和厚度变化规律参数?值越大,刚度减小的越大。因此,具有变厚度碟形弹簧的准零刚度隔振器在平衡位置附近具有更小的刚度和更大的较小刚度范围,从而具有更大的准零刚度特性位移范围。然后考虑实际应用中系统极易出现的过载和欠载情况,通过动力学特性研究,分别建立了谐波力激励和谐波位移激励下过载和欠载系统的非线性运动微分方程;采用谐波平衡法得到了过载系统的稳态响应近似解,并采用四阶龙格库塔法对其进行了数值仿真验证;基于弗洛凯理论,得到了过载系统稳态响应解的稳定性判定边界条件;研究了偏移位移和激励幅值对过载系统频响曲线和隔振性能的影响,并与理想系统和等效线性系统进行了比较;最后探讨了阻尼比对三个系统隔振性能的影响。研究结果表明,两种谐波激励条件下过载和欠载系统的运动微分方程均为霍尔姆兹-杜芬方程,其可以转化为非对称激励条件下的杜芬方程。采用谐波平衡法和四阶龙格库塔法得到的过载系统稳态响应基本吻合,证明了采用谐波平衡法求解的稳态响应近似解具有较强的精确性。不同偏移位移和激励幅值条件下,过载系统的最多稳态响应解数量会出现1个、3个和5个的情况。随着激励幅值的增大,过载系统的刚度特性不断变化,依次表现为线性、渐软、先渐软后渐硬、渐硬。偏移位移和激励幅值越小,过载系统的隔振起始频率越小,隔振频率范围越大。增大阻尼比,可以消除过载系统和理想系统的跳跃现象和不稳定区域,提高其低频隔振性能,但是会影响其在高频段的隔振性能。而当激励幅值较大时,适量的过载可以提高准零刚度隔振系统的隔振性能。但总的来说,减小过载质量、控制激励幅值和适当增大阻尼比,可以使准零刚度隔振系统隔离更低频的振动,具有更好的低频隔振性能。(3)在无阻尼或阻尼较小的情况下,两自由度线性隔振系统第二阶共振频率对应的力传递率最大值较大,导致其在第二阶共振频率附近范围内不能隔振。针对此问题,基于所设计优化的准零刚度隔振器,构建了两自由度准零刚度隔振系统。首先完成了两自由度准零刚度隔振系统及其两自由度等效线性系统的动力学建模,然后采用平均法推导了谐波力激励条件下两个系统的力传递率,最后研究了激励幅值、质量比和阻尼比对其力传递率的影响,并比较分析了两个系统的隔振性能。研究结果表明,两自由度准零刚度隔振系统第二阶共振频率对应的力传递率最大值小于1,意味着其在第二阶共振频率附近范围内仍具有隔振效果,从而克服了其两自由度等效线性系统的缺点。相较于两自由度等效线性系统,两自由度准零刚度隔振系统的隔振起始频率更小,隔振频率范围更大,从而具有更好的低频隔振性能。且激励幅值越小,其低频隔振性能优势越明显。两自由度准零刚度隔振系统在高频段也具有更好的隔振性能。但随着质量比和阻尼比的增大,其在高频段内的隔振性能优势减小。除此之外,通过适当地增大质量比和阻尼比,可以减小两自由度准零刚度隔振系统的隔振起始频率,增大隔振频率范围,提高其低频隔振性能。(4)设计装配了准零刚度隔振器的原理样机,分别搭建实验平台完成了静力实验和振动实验。首先通过静力实验,研究了碟形弹簧、线性螺旋弹簧和准零刚度隔振器的静力学特性;然后通过振动实验,研究了激励幅值对过载系统隔振性能的影响,并与其等效线性系统进行了比较。实验结果表明,所设计碟形弹簧和线性螺旋弹簧的实际与理论力-位移曲线基本吻合。但是由于材料和加工等影响因素的存在,碟形弹簧和线性螺旋弹簧的实际曲线与理论曲线仍存在一定的误差。且实际装配过程中产生的预紧力导致准零刚度隔振器在其碟形弹簧处于压平状态时的回复力大于相同位置处碟形弹簧和线性螺旋弹簧的回复力之和。随着激励幅值的增大,过载系统的共振频率及其对应的传递率最大值均先减小后增大,与理论分析结论相符。但由于原理样机和实验平台存在较大的阻尼,实验获得的实际传递率曲线均表现为线性,并没有出现非线性现象。总的来说,碟形弹簧的负刚度能够抵消线性螺旋弹簧的正刚度,从而有效降低准零刚度隔振器的动态刚度。相对于等效线性系统,过载系统具有更小的隔振起始频率和更大的隔振频率范围,从而具有更好的低频隔振性能。但为了保证过载系统在高频段的隔振性能优势,系统的阻尼不能过大。本文对所设计准零刚度隔振器的理论和实验研究结论,为将来应用于车载精密仪器隔振,保证车载精密仪器的安全性和可靠性具有重要的意义。