间隙对两轴液压振动试验系统动力学影响的研究

为了分析间隙对两轴液压振动试验系统动力学响应的影响,建立了间隙副连续碰撞力学模型,将含间隙副的系统模型导入 ADAMS中进行仿真分析,同时,搭建了一套实验系统并进行了简谐异步激振输入下的实验分析。仿真和实验结果表明：在激振器异步且运动副间隙尺寸一定的情况下,两个激振器之间产生了耦合振动效应,其稳态输出加速度响应有明显的波动,同时,随着激振频率和激振幅值的增加,系统峰值加速度响应急剧增加。因此,为了消除间隙副非线性因素的影响,合理设计两轴激振试验系统转动副间隙具有重要意义。     

含间隙运动副机构的动力学特性研究

为了研究间隙运动副对机构动力学特性的影响,综合考虑转动副轴向尺寸、材料非线性系数以及碰撞过程能量损耗等因素,建立了一种改进的非线性接触碰撞力模型,同时提出了一种用于描述间隙处摩擦作用的修正的库伦摩擦模型。以曲柄滑块机构为研究对象,将上述接触碰撞力模型和摩擦力模型嵌入到系统动力学模型中,进行了动力学仿真分析,研究了不同间隙、驱动载荷及摩擦系数对机构动力学特性的影响,并将仿真结果与试验测试数据进行了对比分析。结果表明：基于文中改进的非线性接触碰撞力模型、修正的库伦摩擦力模型仿真计算结果,与实验结果吻合较好,能够准确、有效地描述含间隙运动副机构的动态特性。     

含间隙高速多连杆传动机构动力学特性研究

针对运动副中存在间隙会使高速多连杆传动机构呈强烈非线性振动特征、严重影响机构运行可靠性问题,在研究运动副间隙动力学建模理论基础上,基于间隙矢量模型,建立高速多连杆传动机构含间隙旋转副的"碰撞铰"模型,并引入传动机构动力学模型,利用非线性弹簧-阻尼模型模拟接触碰撞的法向力,利用修正的库伦摩擦模型模拟接触碰撞的切向力;在特定工况下仿真获得其动态特性,指出多间隙转动副对机构特性有重要影响。研究间隙取不同尺寸时对机构运行可靠性影响,与采用理想运动副建立的连杆机构动态特性对比发现,多间隙转动副的存在会使机构速度、加速度特性产生运动滞后效应,加速度存在强烈冲击、波动现象,并分析产生原因。所用研究方法与参数分析结果可为多连杆传动机构优化设计与可靠运行提供参考。     

考虑运动副间隙的机构动态特性研究

为了研究运动副间隙对机构系统动态特性的影响,建立一种改进的间隙非线性连续接触碰撞力的混合模型,同时采用修正的库仑摩擦模型描述间隙处的摩擦作用,然后将间隙接触碰撞模型嵌入到ADAMS多体系统动力学分析软件中,以曲柄摇杆机构为对象,建立了含间隙机构的动力学模型并进行动力学仿真分析,仿真结果可以准确地预测运动副间隙对机构动态特性的影响,为机构设计提供了参考和依据,并且建立的间隙接触碰撞力的混合模型拓展了间隙铰接触碰撞动力学建模与含间隙机构动力学特性的研究,有利于工程实际应用。     

汽轮机非线性间隙气流激振力作用下含裂纹转子的振动特性研究

建立了在汽轮机非线性间隙气流激振力作用下裂纹转子-轴承系统的动力学分析模型,并采用数值积分方法研究此类裂纹转子系统的分岔与混沌特性。利用Poincare截面和分岔图的变化分析汽轮机非线性间隙气流激振力和裂纹深度对系统振动响应特性的影响。分析结果表明：汽轮机非线性间隙气流激振力会使得系统的周期性运动状态提前,且混沌区域发生明显的减小;在浅裂纹时,汽轮机非线性间隙气流激振力对系统的响应起主导作用,且在超临界转速区域出现周期8运动;随着裂纹深度的增加,系统运动的混沌区域逐渐减小几乎消失,在超临界转速区域的逆周期运动演变为较长的周期3运动。研究结果可以作为含裂纹转子在汽轮机非线性间隙气流激振力作用下耦合故障发生的典型特征,也可作为此类耦合故障诊断的依据。     

含Lugre动摩擦及间隙的振动系统的动力学分析

通过对单列圆柱滚子轴承的简化,建立一类含Lugre动摩擦及间隙的两自由度碰撞振动系统动力学模型,分析系统的运动过程,利用数值仿真方法探讨激振频率和间隙变化对系统动力学行为的影响。结果表明,随着激振频率的递增,系统的运动状态由混沌演化为逆周期倍化分岔及Hopf分岔,同时多周期运动也演变为单周期运动;而当频率一定且间隙在一定的范围内变化时,系统的运动在混沌状态和逆周期倍化分岔状态之间变化,动力学行为较为复杂。但若将间隙控制在一定范围内时,随着激振频率的增加,系统的运动周期会越来越少,振动形式变得不再复杂,有关结论揭示了频率和间隙对系统稳定性的影响。     

振动拉削双阀激振系统输出波形稳定性分析及实验研究

为了分析振动拉削系统在加工过程中电液激振输出幅值稳定性问题,首先引入流量耦合线性模型和拉削负载力模型,构建了双阀激振系统的传递函数,推导了系统输出位移和输出力的时域响应函数;再利用MATLAB仿真计算及绘制开环系统的Bode图和幅值时域响应曲线;最后,利用自行研制的振动拉削实验平台所测得的激振器输出幅值与仿真结果进行对比分析,研究结果表明:激振信号的频率会影响输出波形的平衡位置及波动幅值,激振信号频率越高,输出波形越容易调节;而拉削负载力主要影响输出波形的振荡次数,负载力越大,输出波形越不稳定。因此,为了使拉削过程中激振输出波形更加稳定,一方面可适当提高激振缸缸径和行程的比值,以增大系统极限响应频率,另一方面需蓄能装置或大流量型开关阀平衡激振缸容腔压力配比。     

内螺纹低频振动冷挤压振动加工装置动力学仿真分析

基于Adams对自行设计的内螺纹低频振动冷挤压振动加工装置进行动力学仿真,并以振动杆的角位移变化情况来考察内螺纹低频振动冷挤压加工过程中挤压丝锥棱齿的角位移变化情况。首先,建立该装置的动力学仿真模型;其次,基于单因素试验和正交试验方法获得该振动加工装置参数（包括振动板相对振动杆旋转中心高度、激振力和激振频率）对振动杆角位移变化幅度的影响规律。由仿真分析可知：（1）随着振动板相对振动杆旋转中心高度的增大,振动杆的角位移变化幅度则呈现增大趋势;随着激振力的增大,振动杆的角位移变化幅度呈现增大趋势;随着激振频率的增大,振动杆角位移变化幅度则呈现增大趋势。（2）激振力的变化对振动杆角位移的影响最为显著,其次是激振频率,最后是振动板相对振动杆旋转中心的高度。     

气流激振对球轴承涡轮增压器转子动力学特性的影响

车用球轴承涡轮增压器气流激振力包括密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力。针对某型号车用球轴承涡轮增压器,分别应用Black模型和Alford模型,计算得到密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力。将计算结果代入模型进行仿真计算,得到密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力对增压器转子系统临界转速、稳定性、不平衡响应的影响规律。分别与临界转速实验结果、与未添加叶顶间隙气流激振力模型计算结果、未添加密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力的计算结果进行对比分析,结果表明:密封流体激振力增加系统阻尼,降低球轴承涡轮增压器转子系统的振幅,提升系统的稳定性;气流激振增加系统交叉刚度,降低系统稳态响应振幅。     

含摩擦与间隙的失谐叶盘系统振动局部化研究

 针对叶片榫头与轮盘榫槽连接处间隙及摩擦,基于叶盘结构典型集中参数模型,建立含干摩擦、间隙的非线性动力学方程,研究失谐叶盘系统振动局部化。在叶身刚度随机失谐下分析叶盘系统对不同耦合刚度的固有特性及共振响应。结果表明,非线性谐调叶盘系统亦出现振动局部化现象。利用振幅放大系数对线性、非线性失谐叶盘系统振动响应局部化研究,振幅放大系数呈失谐阈值现象,且非线性干摩擦、间隙作用会降低失谐系统振动响应局部化程度。而谐调叶盘系统非线性振动,随气流激励力频率变化,系统呈非简谐单周期运动、多周期谐波运动、混沌运动等多种动力学行为。失谐因素存在会使非线性失谐叶盘系统动力学行为更复杂。     

气流激振力作用下的旋转冲压转子动力学响应

对旋转冲压发动机转子涡动时压缩进气道的内部流场进行数值仿真,建立了作用在转子上的气流激振力非线性模型,结合旋转冲压转子-动静压混合气体轴承系统的有限元模型,并通过数值仿真获得了复杂气流激振力作用下旋转冲压转子-动静混合气体轴承系统的非线性动力学响应。研究结果表明,旋转冲压转子的偏心距对复杂气流激振力作用下转子轴承系统的振动特性具有显著的影响。     

高频振动沉桩对周边环境的影响

依托云南省昆明市昆纺原址改造项目钢管桩高频液压振动沉桩工程实例,通过勘察、室内土工试验,基于Midas GTS NX的三维动力有限元数值模拟,从激振频率、桩径、激振力和土层情况4个方面入手,系统分析了钢管桩高频振动沉桩对周边环境影响的作用机理。研究结果表明：激振频率越底,沉桩对周边环境影响越大;在距离钢管桩一定范围内,桩径越小,沉桩对周边环境影响越大;激振力及土体动弹性模量越大,沉桩对周边环境影响越大。最后,根据研究结果,提出了减小振动沉桩环境影响的工程措施。     

基于刚柔耦合建模的齿轮箱动力学仿真与实验研究

运用LMS Virtual.Lab建立了齿轮传动系统多刚体模型,通过仿真计算获得了齿轮副的时变啮合刚度,并与运用有限元法仿真计算得到的齿轮副时变啮合刚度进行了对比。考虑齿轮箱体柔性化,通过对刚柔耦合模型进行动力学仿真分析,在获取箱体Craig-Bampton模态的基础上,建立了箱体-轴承-齿轮耦合动力学模型。计算获取了齿轮副动态啮合力、齿轮箱体表面振动响应云图以及关键点的振动加速度、速度和位移,并开展了台架试验和验证分析。结果表明,运用刚柔耦合法仿真得到的齿轮啮合力以及齿轮箱体动态响应,其能量主要集中在齿轮啮合频率及其倍频处,运用刚柔耦合法仿真结果与实验结果在振动加速度以及振动位移方面有良好的一致性,验证了齿轮系统刚柔耦合模型的正确性。     

基于增量谐波平衡法的含索铰可折展桁架非线性动力学特性

为了揭示含索铰可折展桁架的非线性动力学行为,建立了考虑铰链间隙、刚度和阻尼及索非线性特性的可折展桁架纯弯曲动力学模型。对非线性动力学方程进行一次泰勒展开和参量的多次谐波描述,实现了非线性动力学方程到代数方程的转化,通过迭代进行非线性动力学系统的响应计算。并利用龙格库塔方法对非线性系统进行数值分析,与增量谐波平衡(IHB)法进行对比,验证了IHB法计算的正确性。以激振频率为变化参数,对悬臂支撑的含索铰桁架结构进行解的稳定性分析,得到铰链间隙、铰链刚度、激振力和索对结构响应稳定性的影响。基于IHB法可快速准确的进行多自由度可折展结构动力学求解,为研究大型折展桁架的动力学行为奠定了基础。     

含关节间隙的3-CP_aRR并联机构的运动学和动力学分析

为研究关节间隙对并联机构动态特性的影响,以3-CP_aRR并联机构为研究对象。基于该并联机构的运动学约束,研究了该并联机构的运动学规律,表明该并联机构驱动圆柱副可等效分解为驱动移动副和被动转动副;利用正态分布概率统计模型建立了含间隙转动关节径向和轴向的运动学模型,进而建立了含关节间隙的支链运动学模型;根据关节元素间接触运动学模型,基于Flores接触力模型和修正的Coulomb摩擦模型分别建立了转动关节的法向接触力和切向接触力模型,并基于非完整系统的Lagrange方程法建立了含关节间隙并联机构的动力学模型;通过实例计算详细分析了转动关节间隙对并联机构运动学特性和动态响应的影响;此外,通过与标准正态分布模型参数μ对比,分析了定义关节元素初始接触时的间隙量为μ值时的物理意义。该研究可为其他含关节间隙多体系统的研究提供新的研究方法和理论基础。     

含对称刚性约束振动系统的周期运动和分岔

研究了两类含对称刚性约束振动系统的周期运动和分岔。刚性约束导致两振动系统在简谐激振力作用下发生碰撞振动,并呈现不同的碰撞形式。对比两类系统的相关结果,讨论了间隙值和激振频率对两振动系统对称碰撞周期运动的稳定性和分岔的影响,分析了对称碰撞周期运动的分岔规律。对于较大的间隙值,激振频率的递减通常导致对称碰撞周期运动首先发生Neimark-Sacker分岔;对于较小的间隙值,激振频率的递减通常导致对称碰撞周期运动发生叉式分岔。研究了单周期对称碰撞运动、单周期反对称碰撞运动、单周期4-碰撞运动、倍周期4-碰撞运动和倍周期6-碰撞运动的Neimark-Sacker分岔。研究结果表明间隙值和激振频率的变化可能导致含对称刚性约束振动系统呈现复杂且形式多样的概周期碰撞运动。     

多点复杂载荷作用下结构振动仿真与试验研究

多点复杂载荷激励作用下舰船等结构的振动响应问题是进行声辐射问题求解的前提。以安装于基座面板上的激振电机作为激振源,振源与基座面板通过力传感器进行多点连接,分别使用力传感器和加速度计测量激振电机运转时输入至结构的激振力和安装点处的加速度值。采用MATLAB和LabVIEW两种编程语言混合编程,考虑相位差的影响,结合有限元法获取的传递函数,对多点激励下的振动响应进行仿真和试验研究。并探讨了结构在力型输入和加速度型输入条件下,多点激振的振动响应求解方法,试验研究的结果验证了多点激振时传递函数理论计算结果的正确性。对比研究结果表明采用力型输入所得结果与实验结果符合最好,且影响加速度型作为输入条件求解振动响应精度的因素多,并非参与运算的通道越多所得结果越好。     

考虑摩擦的摆线锥齿轮参数激励振动特性研究

考虑摩擦与参数激励影响建立摆线锥齿轮副啮合模型。以齿轮副啮合点间沿啮合线相对位移为广义坐标,用Lagrange原理建立主、从动齿轮扭转振动平衡方程,通过降阶、解耦及归一化获得系统动力学方程。采用四五阶Runge-Kutta法对动力学方程求解,给出摩擦因子对轮齿啮合点位移响应关系曲线;基于系统参数激励,对比分析有无摩擦时阻尼水平、外载荷、传递误差、刚度及激励频率对振动特性影响规律,给出相应参数激励下位移响应关系曲线。仿真结果表明,摩擦能有效抑制轮齿啮合点参数激励位移响应幅值,使峰值频率发生漂移;摩擦、激励频率均能改变系统运动状态、增加系统运动的复杂性。     

螺旋桨推进轴系摩擦自激扭转振动研究

螺旋桨推进轴系中,转子扭转振动和轴颈-轴承非线性摩擦的耦合可诱发自激振动。为研究轴系摩擦自激扭振的形成机制和基本规律,采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型描述轴承-轴颈的动摩擦特性,通过拉格朗日方程和主振型叠加法建立了推进轴系摩擦自激扭振的非线性动力学模型。其后利用多尺度法分析了自激扭振发生的临界参数条件和基本规律,运用数值积分方法进行了动力学响应计算,并研究了主要物理参数对轴系摩擦自激扭振产生条件的影响。研究方法和结果可为推进轴系系统设计提供必要的理论参考。     

含混合间隙多体系统动力学分析

研究了混合间隙对多体系统动力学特性的影响。首先建立了同时含旋转副间隙和移动副间隙的多体系统动力学模型,然后以曲柄滑块机构为研究对象,分析了混合间隙对该系统动力学特性的影响。结果表明,混合间隙对滑块速度的影响不明显,对滑块加速度和曲柄力矩的影响比单个间隙的影响更加剧烈。为工程中建立更精确的含间隙机械系统动力学模型提供了理论依据。