基于表面特征的滚动轴承振动模型研究

针对轴承制造过程中形成的粗糙度、波纹度、圆度等影响轴承振动的主要因素,利用Lagrange动力学方程建立了具有表面特征的滚动轴承系统的振动模型.该模型可用于分析轴承各部件的表面特征对轴承振动的影响,同时也可用于分析轴承各部件表面存在加工缺陷时系统的振动特性.以轴承内外圈和滚动体表面的波纹度为例,从理论上推导了波纹度阶数与系统振动频率的关系,仿真结果验证了该模型的正确性,所得的结论对轴承振动理论研究和指导低噪声轴承生产有重要意义.     

Effect of the drive system on locomotive dynamic characteristics using different dynamics models

Based on the theory of vehicle-track coupled dynamics and gear system dynamics, a locomotive-track coupled spatial dynamics model is established by considering the dynamic effects of the gear transmission system. The vibration responses of a locomotive's major components are then simulated using three locomotive-track models, namely the proposed dynamics model with the gear transmissions, a locomotive-track coupled dynamics model that considers the traction motor, and the classical Zhai's model. The locomotive dynamic responses of the three models are extracted and compared to reveal discrepancies between them so as to explore the dynamic effects of the power transmission system and clarify potential applications of these models. The results indicate that the dynamic effects of the gear transmissions have a negligible influence on the lateral vibrations of the locomotive components. However, they have obvious effects on the vertical and longitudinal vibrations of the wheelset and the traction motor. Another advantage of the locomotive dynamics model that considers the dynamic effects of the gear transmissions is that the dynamic performance of the drive system can be assessed in the vehicle vibration environment. This study provides theoretical references that can assist researchers in choosing the most appropriate locomotive dynamics model according to their specific research purpose.     

A comparative study of surface waviness models for predicting vibrations of a ball bearing

Surface waviness models utilized to describe the excitation events in the ball bearings(BABs) play an important role in predicting the vibrations of the ball bearing systems. This work proposes a comparative study on the most relevant existing surface waviness models. One model is named as time-varying displacement(TVD) model, which can only describe the time-varying displacement excitation(TDIE). Another model is named as TVDS model, which can describe the TDIE and time-varying contact stiffness coefficient excitation(TCSE). The influences of the wave number, maximum amplitude, nonuniform distribution on the contact stiffness coefficients are studied, as well as vibrations of the BAB. The comparative results demonstrate that the time-varying displacement and stiffness(TVDS) model can provide a more accurate impulses caused by the uniform and nonuniform surface waviness on the races of the BABs. It also seems that the surface waviness distribution has a significantly influence on vibrations of the BABs.     

滚动轴承振动特性的时间序列分析

滚动轴承零件各接触表面的波纹度是引起轴承振动的主要原因。本文分析了轴承滚动表面波纹度对轴承的激振特性,提出了一种直接由振动信号来分析滚动表面加工质量的检测方法。该方法利用时间序列分析技术,对滚动轴承振动信号进行建模和谱分析,找出引起轴承振动的表面因素。试验结果表明,本文提出的方法能正确地分析出表面波纹度的激振特性以及引起轴承振动的主要波纹度谐波分量。     

考虑透射噪声的内燃机薄壁件声学预测方法

为了准确地预测内燃机薄壁件的声学性能,利用多体动力学方法获得某柴油机齿轮室罩的螺栓激励,通过有限元法计算得到该齿轮室罩的表面振动速度.结合声辐射效率计算该件的辐射声功率.通过研究该齿轮室罩装配状态下的隔声量后发现,在某几个频率下隔声量会迅速减小,透射量与混响声源的声压成正比且非线性关系.将实验测得的齿轮室罩声压作为边界条件,计算该齿轮室罩的透射噪声,将透射噪声和螺栓激励引起的表面辐射噪声耦合获得的总声功率更接近实际情况.     

电梯曳引机减速箱振源分析及故障诊断

电梯曳引机减速箱的振动、噪音和故障与使用维修保养不善有很大的关系,本文从曳引机的各组成要素：蜗杆蜗轮、滚动轴承和电机等几个方面对电梯曳引机减速箱的振动和故障机理进行了一定的探讨。     

Vibration analysis of a single row angular contact ball bearing with the coupling errors including the surface roundness and waviness

Roundness and surface waviness are main manufacturing errors on the components of single row angular contact ball bearings(ACBBs). An analytical study for vibrations of the ACBBs with coupling errors including the roundness and waviness can be useful for the vibration control of the rotating machinery. However, most previous works only focused on the single error modelling method. In this paper, an improved time dependent displacement excitation(TDDE) model is proposed to consider the coupling errors including the roundness and waviness on the inner and outer races of an ACBB. The TDDE model for the roundness and waviness is established by using a combination of several sinusoidal functions. A dynamic model in the previous study is improved to consider the influences of coupling errors including the roundness and waviness. The Hertzian contact theory and Dowson's method are adopted to calculate the bearing contact stiffness. The time-and frequency-domain vibrations for the experimental and simulation results are compared to show some model validation. The influences of roundness orders and waviness amplitudes on the vibrations of the ACBB are analysed. The obtained results show that the coupling errors including the roundness and waviness have some influence on the time-domain impulse waveform and frequency-domain spectrum characteristics of the bearing accelerations. The differences of the vibrations between the coupling errors and sing error are from 4% to 42%. This paper can provide a useful guidance for the accurate diagnosis of surface imperfections in the ACBBs.     

混合动力汽车减振降噪控制技术分析与对策

文章分析了混合动力汽车发动机、驱动电机、发电机、动力耦合装置、变频器总成、动力电池(HV电池)的噪声及振动特性,并针对混合动力汽车特有的噪声和振动特性,提出了激励源控制和传递路线控制的减振降噪措施。     

深沟球轴承复合故障动力学特征

为提高状态监测水平,诊断和识别轴承的早期故障,降低因轴承故障导致的损失, 针对径向载荷作用下复合故障激励的滚动轴承振动机理的复杂性问题,基于Hertz接触理论,考虑复合故障、轴和轴承座与轴承之间的耦合激励、时变位移激励和滚动体滑动等因素,提出了4自由度复合故障深沟球轴承动力学模型. 模型描述了滚动体在滚道表面上的接触和运动,探究了轴承表面复合故障激励机理,分析了3种工况条件下滚动轴承复合故障对系统动力学振动响应的影响,为轴承状态监测和诊断提供了理论依据. 实验和模拟研究结果表明,复合故障的振动响应是由内、外圈单故障的振动响应耦合作用的结果,在频谱图中可以明显地分辨出内、外圈故障特征频率及倍频成分,与单故障相比较,其对应的幅值增大. 缺陷尺寸增大、转速增高和载荷增强均会使复合故障轴承的振动幅值增大,影响其运行状态,进而加速轴承的失效,降低轴承的使用寿命.     

双激励下轮毂电机悬置构型对电动车平顺性的影响

为解决轮毂电机引入电动汽车使车辆垂向负效应加剧的问题,研究路面激励和电机垂向激励耦合下轮毂电机悬置构型对车辆垂向性能的影响. 综合分析国内外电动汽车构型影响规律,比较两种分别以电机定子和电机整体悬置作为动态吸振器车辆构型的平顺性,搭建双重激励计算模型选择优选方案,以车辆平顺性指标均方根值最小为优化目标,应用NSGA-Ⅱ算法对优选方案中动态吸振器的橡胶衬套刚度和阻尼进行优化设计,得到满足要求的构型和匹配参数,并对优化后的车辆构型进行仿真验证. 研究结果表明:两种悬置方案都缓和了由于轮毂电机引入带来的负面效应,而对择优选出的电机整体悬置方案优化后可使车身加速度降低38.53%,轮胎动载荷下降7.94%. 仿真结果证明,针对路面和电机双重激励提出的优化构型及参数,改善了轮毂电机驱动电动汽车的垂向负效应,提高了车辆平顺性和安全性.     

不等极弧结构永磁同步电机噪声和转矩特性

对转子采用表贴式不等极弧结构的车用永磁同步电动机的转矩和噪声特性进行综合分析.通过试验测得其在有风扇和无风扇负载运行时的噪声频谱,诊断噪声源的主要频率成分.根据离散傅里叶分解理论,推导出单极极弧系数不等和相等2种结构下转子磁动势的谐波分布,得到单极极弧系数不等结构电机主要电磁力波的幅值和频率.结果表明,单极极弧系数不等结构虽然有效地降低了齿槽转矩幅值,但同时引入了更多的转子磁动势谐波分量;当转子结构对称时,转子永磁体磁场只存在奇数次谐波,而当转子结构不对称时,不但会产生偶数次谐波分量,还可能会出现分数次谐波分量,使径向电磁力波幅值增大,从而导致电机振动噪声特性变差.通过有限元计算证实了理论推导的正确性,并总结了原方案电机电磁噪声较大的原因.     

人字齿轮传动的动态特性分析

为了降低人字齿轮传动的振动噪声,对其动态特性进行研究.在综合考虑轮齿刚度激励、误差激励和啮合冲击激励的基础上,应用集中参数法建立人字齿轮弯-扭-轴耦合的动力学模型.根据牛顿力学定律,推导出相应的运动微分方程.讨论了各种激励和轮齿修形对人字齿轮动态特性的影响.以一对人字齿轮为例进行动态试验,结果表明,修形前后齿轮箱的结构...     

支座激励下小垂度悬索动力响应试验及数值模拟

支承于相邻结构间的索网幕墙采光顶受主体结构相对位移振动的不利影响,该位移振动将作为支座激励导致悬索构件发生过度张拉或松弛现象。为研究悬索在端部支座简谐及随机激励下的动力响应,本文首先以综合考虑垂跨比、索力及轴向刚度对悬索振动影响的无量纲变形特征参数ab^2为设计变量,对3组悬索试件开展支座简谐激励下的动力响应试验,通过改变加载幅值和加载频率设置两组加载工况,分析在不同的ab^2下悬索位移和索力响应的变化规律;其次,采用ANSYS软件进行数值模拟,计算结果与试验结果吻合较好,验证了数值模拟方法的正确性;最后,以理想高斯白噪声模拟悬索支座随机环境激励,基于已验证的有限元模型计算悬索动力响应,并讨论ab^2、阻尼比及激励强度对位移、索力响应谱及均方差的影响。研究结果表明：1）在两种支座激励下,悬索位移和索力响应均随ab^2、阻尼比的增加而降低,随激励强度的增加而增大,且对于ab^2较大的悬索,其位移和索力响应对支座的随机激励更敏感;2）当阻尼比小于0.1时,随着阻尼比的增加,悬索在随机激励下的位移和索力响应分别降低60.9%和67.5%,此阶段下悬索的动力响应对阻尼比变化的敏感性较高,且增加阻尼带来的抑制效果显著;3）当支座简谐激励和索力相同时,垂跨比的变化对悬索的动位移影响较低,但对索力的影响较大,其中垂跨比较小的悬索索力变化更剧烈。     

混合动力轿车振动噪声控制技术

针对混合动力轿车匹配了动力电机、动力电池等新总成和新驱动模式从而导致振动噪声更复杂的问题,研究了混合动力轿车整车振动噪声控制的关键技术。在阐述汽车振动噪声控制原理的基础上,分析了混合动力轿车的结构特点,从振动噪声激励源、结构模态分布、传递路径、评价工况等多个角度阐述了混合动力轿车振动噪声控制的方法,并介绍了某国产混合动力轿车在产品开发中NVH问题的分析和解决途径,为今后混合动力轿车产品开发的振动噪声性能控制提供了比较清晰的技术方向。     

气隙调衡式混合励磁直线同步电机特性

针对直线电机无绳提升系统中因气隙不均匀引起的轮轨间振动、噪声和磨损等问题,设计新型的混合励磁直线电机. 通过改变次级励磁电流来调节双边气隙磁场和法向电磁力,进而调节双边气隙平衡,有效地降低轮轨间压力. 介绍新型电机的拓扑结构及气隙磁场调节原理,分析主要结构参数对电机性能的影响,确定样机的基本参数. 研究不同负载工况下次级励磁电流对法向电磁力的调节特性,分析次级励磁电流对直线电机空载反电势和电磁推力的影响. 研究结果表明,次级直流励磁电流对电机法向电磁力具有良好的调节能力,对电机推力输出基本没有影响. 在相同的负载工况下,法向电磁力随次级直流励磁电流基本呈线性变化. 当电机负载增大时,直流励磁电流对法向电磁力的调节能力略有降低. 实验结果与有限元分析结果基本吻合,验证了本文理论分析的正确性.     

高速铁路牵引供电系统建模及仿真分析

通过对牵引供电系统中交直交机车运行原理的分析,建立以有功功率、功率因素、直流侧电压作为重要指标的CRH380B型机车简化模型,采用PSCAD/EMTDC搭建了机车-牵引网-电网牵引负荷联合仿真平台模型,并分析CRH380B型动车组在稳定运行时,机车位置与机车数量对电网电流谐波畸变的影响,以及机车位置对接触网电压的影响。仿真结果表明,所搭建的CRH380B型机车模型和高速牵引负荷联合仿真平台结构简单合理,能较好分析机车电流谐波特性、牵引供电系统接触网电压分布规律和电网谐波畸变特性。     

平板形单振子多自由度压电马达

对提出的一种平板形单振子多自由度压电马达进行了理论设计和试验研究。利用梁函数组合法,计算了压电马达的工作模态频率,得出了布置于马达压电振子表面的各凸起之间间距的设计依据;提出凸起的尺寸应使其一阶弯曲振动频率与整个压电振子工作频率一致,给出了各凸起尺寸的选取原则。根据设计理论,制作了马达样机,对样机的运动能力进行了试验测试。结果表明:马达工作模态频率的理论计算结果接近于实测值;当驱动电压为90V、频率为45kHz时,马达绕矩形板压电振子长度方向轴向的转速为45.6r/min。     

电机机械故障特性和诊断方法研究

对电机的故障特性进行了分析，并对电机的主要运动部件－转子的故障机理和诊断方法进行了阐述和研究；还对电机的主要支承部件－滚动轴承的主要失效形式及诊断方法进行了研究，对引入小波分析方法进行了探讨。     

基于有限元法的扩张式消声器声学特性分析

排气噪声是车辆噪声中的主要噪声源。排气消声器是降低排气噪声最主要的消声装置。在扩张式消声器的噪声特性分析中,采用有限元分析软件Hypermesh和声振软件Sysnoise,分别对消声器进行建模和内部声场分析计算。结果表明:消声器传递损失幅值大小由消声器的扩张比决定,扩张室长度影响其传递损失频带的带宽。     

总量一致的机车牵引力优化分配方法

针对机车在正常运行过程中某轴电机由于故障导致该轴牵引力发生损失的情况,提出总量一致的机车牵引力优化分配方法。以四轴机车为例,考虑轴重转移对各轴牵引力的影响,给出了牵引总量一致性的关系表达式,构造了关于总轴重转移量的优化目标函数,并利用遗传算法得到了该目标函数值最小情况下的最优牵引力。