不对称滞回振动系统频率俘获情况下的同步现象

对具有不对称滞回性的自同步振动系统在频率俘获情况下的同步特性进行研究。建立不对称滞回模型和具有不对称滞回特性的自同步振动系统的非线性动力学模型,利用Matlab/Simulink仿真呈现频率俘获情况下的系统双激振电机的同步运行和系统的同步运行稳定特性。通过仿真分析系统可实现频率俘获现象以及在频率俘获情况下仍能实现同步特性。研究表明具有不对称滞回性的非线性振动系统仍能实现频率俘获情况下的双激振电机的同步运转和系统的同步稳定性。     

单质体非线性系统谐波锐共振的谐振同步分析

基于单质体非线性系统的动力学模型,推导出系统在谐波锐共振(主共振频率比z=0.95～1.05)情况下,反向回转的双激振电动机在平衡奇点处的谐振同步条件。并通过数值仿真,研究在不同初始条件下,推导的谐振同步条件的正确性。理论推导过程和仿真试验结果及实际试验数据表明:在系统特性参数保持一定的情况下,单质体非线性系统谐波锐共振的谐振同步现象与系统的谐波锐共振阶次p/q、谐振同步阶次n/m有直接关系,且只有当参与激振的两电动机在符合一定的系统特性条件下的某p/q及n/m比值处,方可出现谐振同步现象,并且主振同步远比谐振同步容易实现。为进一步开发高效的非线性锐共振振动机,提供理论支持和试验依据。     

非线性耦合同向回转的双偏心转子振动系统同步行为研究

随着振动系统逐渐朝着大型化、重型化的方向发展,大激振力振动系统是未来发展一个较热的趋势。基于这一特殊背景,提出了非线性（拉簧）耦合同向回转的双偏心转子振动系统及其同步问题。首先基于拉格朗日方程建立了系统动力学方程;随后采用运动分离法建立系统慢变参数的积分方程,推导出了系统实现同步的同步条件和稳定性准则;其次,通过数值分析研究了系统结构参数对系统同步能力及同步特性的影响;继而,采用龙格库塔法建立了非线性耦合同向回转的双偏心转子振动系统的机电耦合仿真模型,开展了系统的同步状态与系统机电耦合的动力特性的仿真分析;最后设计了相关试验装置,开展了同步试验测试。研究结果表明,系统的同步行为主要受拉簧和支撑弹簧的刚度系数、激振电机的位置参数等的影响;激振电机的相位差随着拉簧刚度系数的增加逐渐稳定在零度附近,相应地系统同步状态从反相同步逐渐变成同相同步,理论研究和试验结果能较好吻合。所有研究为研发高效节能的大型振动机械提供指导作用,同时研究成果也对振动同步领域共性问题的解决具有促进作用。     

基于Stribeck模型的自激系统分岔混沌特性研究

为了能够深入研究摩擦自激振动系统的振动-摩擦耦合动力学特性,建立基于Stribeck摩擦模型的质体 弹簧-带摩擦自激振动系统非线性动力学模型,利用数值仿真,研究自激振动系统在不同系统阻尼系数条件下,不同外部激励振幅和激励频率分别对自激振动系统分岔与混沌特性的影响。结果表明,当激励频率不变,无量纲激励振幅在0～1.5区间,系统持续准周期运动的时间随阻尼系数的增加而逐渐增长。振幅在10～11区间阻尼系数相对较小时,系统除倍周期分岔外还存在Hopf分岔;在阻尼系数相对较大时,系统为倍周期分岔。激励振幅不变,激励频率接近于派生系统固有频率时,为单周期同步振动;激励频率向大于派生系统固有频率方向变化时,为准周期运动;激励频率向小于派生系统固有频率方向变化时,为混沌运动。     

反向回转双机驱动振动系统基于频率俘获的控制研究

建立了反向回转双机驱动振动系统的动力学模型和感应电机的数学模型,运用动力学理论分析了振动系统的动力学特性,得到了反向回转双机驱动振动系统实现频率俘获的条件．根据振动系统的频率俘获条件,分析了对2个2偏心转子相位差的控制策略．分别运行自同步条件下的系统仿真程序和基于振动系统频率俘获条件的相位差控制仿真程序,计算机仿真结果表明对振动系统施加控制后,该系统能够快速实现速度同步和相位同步,验证了控制策略的有效性．     

LuGre摩擦模型的质体-弹簧-带自振系统稳定性分析

为了能够深入研究摩擦自振系统的振动-摩擦耦合动力学特性,建立基于LuGre摩擦模型的质体-弹簧-带摩擦自激振动系统的非线性动力学模型,使用数值仿真等技术探讨了摩擦导向系统的动力学行为,并分析了该自振系统的稳定性.结果表明:摩擦自激振动系统的运动状态会随着进给速度的不同取值而发生变化.从仿真图可以看出,系统在不同进给速度下的行为是不一样的.系统的运动形式分别为:混沌运动、粘滑运动、纯滑动振动和稳定运动,不同的运动状态之间存在一个临界值,在临界值附近运动状态会发生变化.此外,该模型的自激振动系统动力学行为中含有随机性的混沌振动现象,基于LuGre摩擦模型可以预测出比Stribeck摩擦模型速度更低时的动力学行为.     

反向回转双机驱动振动系统的自同步理论

利用异步电动机电压同步坐标系,得出电动机稳态运行时电磁转矩与转速的关系。运用动力学理论分析反向回转双机驱动振动系统的动力学特性,建立系统频率俘获的方程,得到实现频率俘获的条件及俘获频率和两偏心转子相位差的理论计算方程。利用非线性动力学理论,建立了频率俘获的稳定方程。利用Routh-Hurwitz准则获得系统稳定性条件。     

自同步振动系统的动力学耦合特性及实验

为了研究双机驱动自同步振动系统的动力学耦合特性,引入两个激振器的平均角速度和相位差两个参数,对振动系统的参数进行无量纲化处理,得到振动系统的同步性条件和稳定性条件。定量分析了振动系统两个激振器的动力学耦合特性,发现系统的频率俘获力矩与相位差正弦值乘积的一半以阻力矩形式加在相位超前的电动机上以降低其角速度,另一半则以驱动力矩形式加在相位滞后的电动机上以增加其角速度。同步实验台振动系统的实验验证了该理论分析的正确性。     

刚散耦合振动圆锥破碎机动力学分析

将振动圆锥破碎机简化为六自由度运动的物理模型,物料层采用分段线性接触力模型来表示。应用Lagrange方程,对振动圆锥破碎机进行了建模。通过Matlab采用Runge-Kutta法对振动微分方程组进行数值计算仿真,研究了不同激振频率下系统的动力学性能。研究结果表明,物料层的作用是系统非线性的根本来源,物料层的非线性导致系统从单一频率的简谐运动变为复杂运动,为振动圆锥破碎机的参数选择提供了依据。     

同向回转双机驱动振动系统的自同步特性

采用了一种新的分析方法研究同向回转双机驱动振动系统的自同步特性,通过引入激振器平均角速度和相位差的两个小参数,对振动系统的参数进行无量纲化处理,提出了频率俘获力矩的概念,得到了振动系统的频率俘获方程,把同步问题转化为频率俘获方程零解的存在和稳定性问题。计算机仿真结果表明,当振动系统的参数满足频率俘获和自同步稳定运转的条件时,振动系统能很快实现频率俘获并达到稳定的自同步运转状态,验证了理论分析的正确性。     

轮胎非线性自激振动的动力学稳定性分析

考虑轮胎接地摩擦的非线性特性,建立胎面-地面系统的考虑时间延迟的动力学振动模型,以常微分方程稳定性理论和非线性动力学理论为基础,阐明了轮胎的自激振动是一种非线性动力学Hopf分岔后出现的稳定极限环振动现象。通过MATLAB/Simulink进行仿真试验,证明了自激振动现象的存在,并且系统在临界车速发生了Hopf分岔,与实际情况一致。     

在振动筛上实现振动同步传动及试验研究

在自同步理论研究中,存在着一种现象,无直接驱动源的激振器仍能跟随另外一个或多个有源驱动的激振器同步运转,即称振动同步传动。针对直线振动筛的振动机构,应用Lagrange能量方程建立动力学模型,根据线性叠加原理得到系统稳态时的响应,利用时间双尺度法获取频率俘获方程,并给出直线振动筛实现"振动同步传动"的同步性判据及同步状态下的稳定性判据。在供电频率50Hz的试验条件下,测量得到电机2断电前后稳态时系统的响应及两激振器的相位差和转速,验证了理论方法的正确性,为直线振动筛在振动同步传动理论方面的应用提供了依据。     

软式非线性同步振动沉桩系统的动力学分析

对软式非线性同步振动沉桩系统进行动力学特性研究。首先,建立同步振动沉桩系统的软式非线性振动模型,采用一次近似解的幅频特性方程判定系统周期解稳定性问题;然后,利用选取的参数分析系统幅频特性关系,并且根据幅频特性曲线确定系统多解处的稳定解问题,以及讨论沉桩系统参数(激振频率、土的刚度和阻尼、激振器的偏心距等)对系统动力学特性的影响;最后,基于Matlab/Simulink采用四阶龙格-库塔法运算程序进行数值仿真确定系统周期解稳定性。通过理论和仿真系统地分析了系统周期解的稳定性特性,以及系统各参数对系统周期解的影响。     

超声珩齿新型变幅器动力学特性研究

为解决超声珩齿振动系统的设计问题,将齿轮简化为厚环盘,基于变截面变幅杆纵向振动波动方程和中厚圆环板弯曲振动位移方程,根据中间有孔圆锥型变幅杆与中厚圆环组成的新型超声珩齿变幅器的非谐振性和边界条件,推导出了系统谐振频率方程,利用数值计算分析了变幅器的几何参数对系统谐振频率的影响。通过有限元分析得出变幅器的谐振频率与理论计算结果基本一致。在此基础上,对设计的变幅器进行了动力学试验,测得的动力学参数与理论结果一致,其结果不仅证实了非谐振理论的正确性,而且为超声珩齿变幅器的设计和应用提供了理论依据。     

非线性耦合的密集模态自由振动与线性模型失效实验研究

通过对两自由度密频近线性系统自由振动响应分析 ,研究了结构密集模态弹性非线性耦合作用引起的一些典型的非线性动力学现象 ,如根据不同的初始条件 ,模态运动具有不同的模式。研究结果表明 ,不同于受激振动 ,自由振动时 ,如果系统存在弱非线性因素 ,除特殊情况外 ,线性模型均失效 ,必须采用非线性模型。     

电液伺服系统非线性振动诱因探究

根据非线性动力学原理,建立电液伺服系统的非线性动力学模型,探索非线性弹簧力和非线性摩擦力等非线性因素对伺服系统运动特征的影响规律。通过理论研究,指出非线性弹簧力和非线性摩擦力的耦合作用特征可以用Duffing-Van Der Pol方程描述。通过数值试验分析,发现系统外加激振力、阻尼系数和弹簧力非线性项系数的大小影响系统的运动状态,当三者参数变化时系统可能做极限环型振荡、倍周期运动和混沌运动。     

环形极板机电耦合强非线性系统主共振-1/2亚谐参数共振

研究环形极板机电耦合系统的强非线性问题。按照弹性力学理论建立环形极板机电耦合系统的动力学方程,利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程。转化后的振动方程是杜芬-马修方程,有两个外激频率。应用改进多尺度法求得系统的主共振-1/2亚谐参数共振的幅频响应曲线,分析了不同的系统参数对共振的影响。     

高速轧机若干振动问题——复杂机电系统耦合动力学研究

试验发现高速轧机中的多种振动现象都与轧制过程中多种的交互作用关系,研究轧机振动中的界面耦合机理与机电耦合机理。建立了轧制界面动力学模型,分析了轧制界面负阻尼特性和垂直自激振动,建立了轧机非线性水平振动模型,分析水平自激振动产生条件,建立轧机机电耦合动力学方程,阐明了强,弱电过程对轧机振动的影响。     

振动拉削系统振幅衰减特性分析与实验研究

为了探究振动拉削中导致激振幅值衰减的主要因素,以双伺服阀电液激振拉削设备为研究对象,综合考虑双阀电液激振系统动力学特性,以及拉刀多齿接触效应、工件尺寸参数等影响下的动态拉削力特征,建立了振动拉削过程中的激振系统模型;再分别通过理论计算及系统实验,对比研究了电液激振器在非线性负载扰动下实际输出力和输出位移的衰减波形,为振动拉削激振系统参数优化提供理论指导和实验依据。实验结果分析表明：振动频率是导致系统振幅衰减的主要因素,而动态拉削力通过影响激振缸活塞的运动特征使得输出波形的峰值衰减,甚至使位移振幅趋向于0。     

转角不对中故障的转子系统非线性动力学特征

在刚性转子和小角度不对中量等假设条件下,考虑转子的转角不对中和质量不平衡等因素后,建立了转子系统的动力学模型.首先,根据Lagrange方程推导了系统的运动微分方程.理论分析表明,转角不对中转子系统是一个具有参激振动特征的强非线性振动系统;然后,基于谐波平衡法分析了系统的动力学特性,结果显示,当转子转角不对中时,系统不仅会产生与不平衡类似的工频振动,而且也会产生工频与转子不对中角方向振动频率倍数之和或之差组成的组合频率振动,其振幅与角不对中量和系统的物理参数有关;最后,采用数值方法分析了具有转角不对中故障转子系统的非线性动力学特性.