超声振动干式车削尺寸精度实验研究

采用超声振动干式车削方法对钨基合金材料进行了车削加工实验,研究了切削参数、振动参数对零件加工尺寸精度的影响。结果表明,在切削深度一定的前提下,对于加工圆度影响的主次关系为:进给量>振动振幅>切削速度;而对锥度影响的主次关系为:振动振幅>切削速度>进给量。在低速低进给加工方式下,振动车削的抑振效果不明显,但随着切削速度、进给量的增大,振动切削抑振效果显著。本实验条件下,当振动振幅为3μm时,对工艺系统具有较佳的抑振效果。     

基于视觉的风洞支杆主动抑振方法

为了实现风洞试验中悬臂式支杆振动的有效抑制,获取振动位移作为直接反馈信号,提出一种基于机器视觉的风洞支杆抑振方法。首先,结合FPGA图像处理和DMA数据传输技术,提出一种基于Otsu阈值分割的视觉振动实时测量方法;其次,将视觉系统获取的实时振动信息应用到反馈控制中,提出基于视觉的风洞模型支杆抑振方法;最后,搭建试验平台,完成了试验。试验结果表明,该控制系统能够发挥较好的抑振作用,在俯仰方向上,使用激振和锤击2种方式进行试验,系统阻尼比可由0.007 2提高至0.040 4,激振法抑振后剩余振幅比例约为12.73%。试验结果验证了该基于视觉的主动抑振系统具有可靠性和有效性。     

基于3-UPU的并联机构高空平台抑振系统研究

为实现幕墙安装人机协作系统中高空平台振动抑制,针对该平台存在的多维振动特性,提出应用基于3-UPU并联机构的振动抑制装置。该机构通过改变支链长度实现动、定平台相对移动,各支链分别应用阻尼吸振装置进行能量吸收,从而减小高空作业平台的振动。为控制高空作业平台与被吸附幕墙之间作用力,建立了并联机构运动学模型和静力学模型,并计算了雅克比矩阵,进而建立等效阻尼和各支链阻尼及动平台位移之间的关系。最后,对阻尼抑振机构应用Matlab/Simulink进行仿真分析,结果显示当抑振机构的支链阻尼均为11000 N·S/m时,振动响应大约0.3 s后趋于稳定,该减振机构对冲击振动衰减效果明显,可以显著提高高空作业平台稳定性,并实际验证了并联机构抑振的有效性。     

悬振式光整装置仿真分析及实验验证

设计了一种新型的、改进加工工艺的悬振式光整加工设备,该装置采用激振电动机、聚氨酯橡胶减震支座以及左旋右旋圆柱螺旋压缩弹簧的组合结构,实现对圆盘类工件的表面光整加工。通过Pro/E三维建模软件建立了悬振式加工装置三维模型,基于Adams/View仿真软件平台,对新型悬振式加工装置的主体振动结构部分进行动力学仿真,得出工作室的振幅曲线,根据高频小振幅要求,验证振动装置的弹簧刚度和阻尼,以及橡胶减震支座的刚度和阻尼,根据振动响应曲线证明了所选弹簧和橡胶支座可以满足悬振式加工装置光整设备的振幅要求,最后通过实验验证设备的加工效果,为此类型的设备相关零部件的选择提供了参考依据。     

悬振式光整装置仿真分析及实验验证北大核心

设计了一种新型的、改进加工工艺的悬振式光整加工设备,该装置采用激振电动机、聚氨酯橡胶减震支座以及左旋右旋圆柱螺旋压缩弹簧的组合结构,实现对圆盘类工件的表面光整加工。通过Pro/E三维建模软件建立了悬振式加工装置三维模型,基于Adams/View仿真软件平台,对新型悬振式加工装置的主体振动结构部分进行动力学仿真,得出工作室的振幅曲线,根据高频小振幅要求,验证振动装置的弹簧刚度和阻尼,以及橡胶减震支座的刚度和阻尼,根据振动响应曲线证明了所选弹簧和橡胶支座可以满足悬振式加工装置光整设备的振幅要求,最后通过实验验证设备的加工效果,为此类型的设备相关零部件的选择提供了参考依据。     

风洞模型主动抑振器的设计与实验

研究了风洞模型主动振动的抑制原理,并结合叠堆式压电陶瓷作动器的压电效应设计了一套并联式主动抑振器。首先,针对模型支杆系统及其动力学特征,分析了支杆抑振原理,提出了一种基于叠堆式压电陶瓷作动器的风洞模型抑振器。然后,构建了抑振器实时控制系统,针对其驱动位移滞后的特点,研究了基于PD调节器的控制方法。最后,搭建了地面实验平台,利用锤击法和激振法对抑振器进行了地面实验。实验结果表明:抑振器具有提高支杆系统阻尼的能力,对风洞模型在俯仰和偏航两个方向上的抑振效果明显,特别是俯仰方向上,抑制器工作后系统阻尼比可由0.009提高到0.092,抑振后剩余振幅比例约为25%。试验结果验证了该风洞模型主动抑振器的可行性与有效性。     

基于Stewart平台的星上微振动主动隔离/抑制

针对星上微振动主动隔离/抑制的要求,以VCM(voice coil motor)作动器Stewart平台为控制装置,通过对其动力学模型解耦将控制转化为SISO(single input single output)问题;分析了Skyhook控制方法的隔振效果及其对抑振的局限性,在控制系统中加入了PFF(positive force feedback)控制回路,并引入加速度反馈环节以提高系统的鲁棒稳定性,形成一种振动主动隔离/抑制控制方法;利用Stewart平台的单杆开展了基础扫频激励和负载单频直接干扰共同作用下的S-DOF(single degree of freedom)微振动主动隔离/抑振控制实验,建立了Stewart平台刚/柔混合动力学模型并通过仿真研究了6-DOF振动主动隔离/抑振控制效果。实验和仿真结果表明:该方法可实现良好的振动主动隔离/抑制效果且性能稳定。     

非线性能量阱在转子系统振动抑制中的应用

现代旋转机械需要结构简单且具有宽频抑振范围的抑振装置,因此研发了一种具有分段线性非线性刚度的非线性能量阱(Nonlinearenergysink,NES)。首先介绍了该非线性能量阱的结构和工作原理;其次分析了非线性能量阱的刚度和阻尼特性,并建立了转子-非线性能量阱系统的动力学方程;之后,采用数值方法分析了非线性能量阱在各向同性转子系统和各向异性转子系统中的振动抑制效果,并对其宽频抑振能力进行了验证;最后,建立试验系统验证了非线性能量阱的效果。研究结果表明,该非线性能量阱对于各向同性和各向异性转子系统都有很好的振动抑制能力,数值仿真最佳抑振率达到68%,试验最佳抑振率达到67%。     

基于MR阻尼器高空平台半主动抑振系统研究

针对自主研发的高空幕墙安装机器人作业平台进行了多维振动的研究。构建了以两自由度并联机构为主体结构,旋转式MR阻尼器为执行器的多维减振系统。采用Lagrange方程建立了减振系统的动力学方程,分析了其振动特性,设计了一种基于磁流变液剪切工作模式的旋转式磁流变阻尼器,分析了磁流变阻尼器的力学特性,对并联机构进行了运动学和动力学分析,并根据机构运动学方程推算出平台位置状态,多维抑振系统快速抑振。借助Matlab对整个系统进行了仿真实验,分析计算了该多维抑振系统的有效性和可行性。     

基于音圈电机作动器的主轴振动LQG控制研究

为克服被动动力吸振器偏离最优状态时抑振效果严重降低的不足,针对动刚度较低的铣削加工机床的主轴振动控制,设计了一种混合动力吸振器的主动振动控制系统。该吸振器以音圈电机为作动器,以位移和速度作为状态反馈信号,直接对铣削刀具施加控制力,从而达到抑制主轴振动的目的。在分析音圈电机驱动特性的基础上,建立了两自由度的铣刀与主轴振动力学模型,推导出系统的状态方程,并采用线性二次高斯控制（LQG）最优控制方法对振动控制模型进行了仿真,最后在实际的数控雕铣机床上进行了相关的铣削主轴振动控制实验。结果表明,该方法能有效降低主轴切削振动,基于振动位移反馈的抑振效果优于基于振动速度反馈的抑振效果,但基于振动速度反馈能更有效地抑制高频的共振峰值,实际系统应根据振动反馈信号实时调整主动控制参数。     

板材安装机器人抑振阻尼系统研究

介绍板材安装机器人与板材干挂工艺,针对机器人提升门架结构的低频振动问题进行振动模态分析,并对幕墙安装精度影响最大的门架左右方向振动进行抑制。通过对实际工况的分析计算和测量,创建扶墙系统模型,设计阻尼抑振扶墙机构,并对其抑振效果进行仿真和试验分析,该机器人末端执行机构振动曲线显示,增加抑振结构可达到很好的减振目的。     

基于单目标解析法橡胶式扭转减振器建模分析

扭转减振器是削减发动机扭转振动的重要装置,其可有效削减扭转振动对曲轴及动力传递系统其他机构的影响。采用传统双扭摆模型搭建扭转减振器的数学模型,应用单目标设计解析法对橡胶式扭转减振器的结构参数、转动惯量、阻尼和扭转刚度进行分析设计。运用MATLAB和ADAMS对安装扭转减振器前后传动轴在发动机典型工况下的扭振特性进行对比分析;对安装减振器的传动系统减振效果进行分析。结果表明:对于所研究的系统,安装橡胶式扭转减振器的传动轴扭振振幅在许用范围内波动均匀,保证传动轴的可靠安全运行;且在发动机临界转速和最大功率时,减振器将传动轴的扭振角位移控制在许用振幅以下,橡胶式扭振减振器能够达到更好的减振效果。     

基于遗传算法的一类越野车前轮摆振控制优化设计

以一类越野车为研究对象，建立前轮摆振系统的数学模型。针对该数学模型对全局优化算法——遗传算法进行改进。以受迫摆振幅值最小并避免自激振动为目标，使用改进遗传算法对汽车结构参数进行优化。使用所得优化参数对前轮摆振进行仿真。结果表明，通过优化对抑制摆振取得了较好的效果。     

分离型超声波振动车削抑制颤振的实验规律研究

采用功率谱分析技术证实了由Janet Devine现发的分离型超声波振动切削对颤振的抑制作用，并由正交实验设计确定各主要参数对其抑振效果的影响程度。实验给出了切削速度υ0，刀具超声波振动振幅A及其搭配(交互作用)对抑振因子r的影响规律，这一结果与作者在文献中提出的分离型超声波振动切削消减颤振的理论相吻合。     

基于索驱动的大型柔性结构振动抑制策略研究

柔性索并联机构具有工作空间大、能耗低和惯量小等优点,适用于长距离柔性桁架结构的振动主动抑制。首先提出一种四索驱动的柔性体抑振并联机构,根据闭环矢量原理和机构的几何特征,对四索并联机构进行运动学分析。接着建立四索并联机构的静力学模型,并将超长尺度柔性桁架机构的往复振动简化为梁的弯曲振动,利用振型叠加法求解外部激励作用下的强迫响应。最后针对超长尺度柔性桁架机构的振动抑制问题,提出一种基于模糊控制与PID控制相结合的控制策略,通过仿真验证所提控制策略的有效性。结果表明,所设计的柔索并联抑振系统具有明显的抑振效果,柔性桁架的振幅与振动衰减时间大幅降低,且系统的四索索力值能够在合适范围内变化。     

基于Matlab的电磁振动系统建模与仿真分析

针对振动摩擦焊接机在焊接过程中频率范围设定较困难的问题,对振动摩擦焊接机中电磁振动系统进行了研究,对有阻尼受迫振动系统的外激振力频率和固有频率之间的关系进行了归纳,提出了一种基于Matlab的电磁振动系统建模与仿真分析方法。建立了电磁振动系统的简化模型,基于Matlab分析了电磁振动系统的模型,利用振动摩擦焊接试验台,对所建立的电磁振动系统的振动频率、振幅以及电压之间关系进行了试验。研究结果表明:该电磁振动系统在共振点附近的振动能量最大,振幅最大约0.3 mm,对应的频率约227 Hz,为振动摩擦焊接机的频率设定提供了依据。     

主动减振并联机构模态分析

为了缓解在运输过程中由于路面颠簸、加减速、急转弯等对病人造成的不舒适,提出了一种基于柔顺驱动的减振平衡并联机构。该机构综合利用了主动减振与被动减振的特点,对于低频大振幅信号利用伺服运动实现主动减振,而对于高频小振幅振动信号则利用柔顺单元的被动减振特性实现抑振。并利用等效质量法对系统进行了模态分析。仿真结果显示,对于20 Hz以上的线振动信号利用柔顺单元的被动特性可以实现20 d B的衰减。     

振动轮跳振现象的振动压路机系统的动力学特性分析

物料在振动摩擦作用下,其弹性恢复力与位移呈现滞回特性;当物料密实度较高时振动轮在振动工况中产生跳振现象.在考虑前述二者前提下建立具有分段曲线的二自由度系统模型,采用数值方法分析振频、激振力对跳振现象的影响,利用试验结果验证仿真分析的准确性及跳振对压实效果的影响.结果表明:当振频较高或振频接近物料的自身频率且激振力较大时,系统产生跳振现象,在位移频谱中出现次谐波与超谐波成分;随着激振力的增加,振动轮振幅增大,其跳振加剧;合理地利用跳振现象可以提高物料的压实效果.研究结果对振动工况的实时监测及提高物料压实效果具有较好的参考价值.     

基于压电开关分流电路的板振动半主动控制

研究了状态开关分流电路与同步开关分流电路的抑振原理和实现方法;设计出一种控制这两种开关开闭状态的控制器;分别选用这两种开关分流电路对板进行抑振实验,实验中状态开关分流电路和同步开关分流电路控制下板的第一阶稳态响应分别得到约13.4%和50.6%的降低效果;研究了同步开关分流电路的抑振效率与其电感的取值及开关的持续闭合时间之间的关系,实验证明了开关的最佳闭合时间为1/2振荡电路周期,而当电路振荡频率与结构振动频率比值间于10～50时,所对应的电感取值为其最佳取值范围。     

分离型超声波振动车削抑制颤振的实验规律研究

采用功率谱分析技术证实了由Janet Devine现发的分离型超声波振动切削对颤振的抑制作用,并由正交实验设计确定各主要参数对其抑振效果的影响程度。实验给出了切削速度v_o,刀具超声波振动振幅A及其搭配(交互作用)对抑振因子r的影响规律,这一结果与作者在文献^[1][2][3]中提出的分离型超声波振动切削消减颤振的理论相吻合。