装甲车辆传动箱齿轮健康监测与诊断方法

装甲车辆传动装置是装甲车辆关键组成部分之一,对车辆机动性能的发挥具有重要作用。机械传动是装甲车辆传动装置构成的基本样式,其中以齿轮传动为主。针对装甲车辆服役条件下的关键零部件健康监测与故障诊断难题,以传动箱齿轮为研究对象,探索利用加速度传感器在线长期监测振动信号以进行装甲车辆旋转件（齿轮、轴、轴承等）状态评估和诊断的可行性。采用有限元分析对正常、点蚀、裂纹和断齿4种状态下的齿轮进行了模态分析,在齿轮箱模拟试验平台上进行了振动信号的采集与处理,对比分析了正常与断齿条件下的振动信号频谱。结果表明：齿轮损伤会引起其固有频率下降,随损伤加剧,固有频率降幅增大。因此,齿轮固有频率随其状态变化而变化,可作为损伤指标;振动信号频谱分析,特别是边频带结构特征,有助于实现齿轮故障诊断。     

综合传动箱体台架振动加速度试验的信号分析研究

采用加速度传感器、试验分析软件等装置,开展某型综合传动箱体的台架振动加速度试验,目的是获得该综合传动箱箱体受振动影响最大的位置及其相应的振动加速度和激励频率,从而优化设计综合传动箱箱体.采用数字信号处理方法,通过对不同测点但工况相同、相同测点但工况不同的试验数据进行对比分析,结果表明:综合传动装置振动能量最大位置点为对应综合传动箱体轴承的箱体顶面(测点5),其转速值为2 300 r/min,引起较大振动的啮合激励频率为1 853 Hz、转轴激励频率为41.21 Hz.据此可确定综合传动装置优化设计的方向.     

动力调谐陀螺仪与g^2有关及谐振引起的漂移误差分析

详细分析了动力调谐陀螺仪受到振动加速度(或线加速度)的作用时，产生的g^2项漂移误差表达式，并对误差大小与振动频率的关系进行了计算机仿真。仿真结果表明，当外界振动频率接近陀螺固有频率时，误差会明显增大。通过振动试验验证了分析的结果。     

动力调谐陀螺仪与g2有关及谐振引起的漂移误差分析

详细分析了动力调谐陀螺仪受到振动加速度(或线加速度)的作用时,产生的g2项漂移误差表达式,并对误差大小与振动频率的关系进行了计算机仿真.仿真结果表明,当外界振动频率接近陀螺固有频率时,误差会明显增大.通过振动试验验证了分析的结果.     

液体火箭的POGO振动研究与参数分析

通过建立一个蓄压器-推进系统的耦合动力学模型,研究了蓄压器对推进系统振动频率的影响,并利用临界阻尼法分析了蓄压器-推进系统的稳定性.分析结果表明,临界阻尼比的增大会导致火箭结构系统失稳,而增大蓄压器气蚀柔度可降低临界阻尼比,提高系统稳定性;产生POGO振动时,结构振动的加速度响应最大,且推力脉动与加速度响应的相位差为-π/2;蓄压器在推进系统上的安装位置对POGO抑制有重要影响,给出了蓄压器安装的最佳位置.     

基于集中-分布参数模型的车辆机电传动系统动力学响应及影响规律

机电传动系统在新能源车辆、高速列车等领域广泛应用,随着系统向高速、重载和轻量化方向的发展,其动力学特性愈发复杂。基于集中-分布参数模型,分析渐开线直齿轮啮合激励和轴的振动激励共同作用情况下的动力学响应及影响规律。基于有限单元法和集中参数法,结合轴模型和齿轮啮合模型建立集中-分布参数动力学模型,采用广义-a数值方法进行求解,分析轴振动和齿轮偏心量对系统动力学响应的影响。研究发现：集中-分布参数模型能够预测出轴在齿轮安装位置和轴与轴承一侧连接位置两点处承受较大的von Mises交变应力;轴的变形可诱发系统产生由轴沿Y轴、Z轴方向的弯曲振动频率及其与啮频的组合频率等新频率;仿真得到轴沿Y轴和Z轴方向的弯曲振动频率分别为1 125 Hz和874 Hz,两个频率的大小与幅值仅由轴的固有特性决定;随着齿轮偏心量增大,时变齿侧间隙、动态啮合力、轴上随时间周期性变化的von Mises交变应力和齿轮中心涡动轨迹均明显增大,且最大动态啮合力与齿轮偏心量呈线性递增关系,递增比率为1.77×10⁹. 该研究成果可为提升机电传动系统的动力学性能提供重要的理论参考依据。     

尾部有推力自由梁的振动分析

为了研究气动弹性对弹性体导弹振动特性的影响,把飞行中的大长径比细长导弹看作是尾部有推力的自由梁,采用广义汉密尔顿原理建立自由梁的纵向弯曲振动数学模型,利用模态分析把模型离散化,考察模态频率随推力和长径比的变化趋势,并找出临界稳定点.讨论了气动弹性现象对系统结构振动稳定性的影响,得出临界稳定点的变化趋势及长径比对这种变化趋势的影响.对系统弹性变形进行了仿真分析,通过曲线拟合给出了振动幅值与推力以及长径比之间的关系.仿真结果表明,气动弹性使得结构振动稳定下降,缩小了稳定范围,随着长径比的增大此现象愈加明显.     

高精度内圆磨床整机集成优化设计研究

机床结构动态优化设计是提高机床加工精度的关键。本文建立发内圆磨床整机有限元模型，分析了原磨床在结构上的缺陷；修正了主要结构部件的模态频率，使其模态频率分离，避免了部件集成整机时由于整机的激励频率接近部件模态频率出现整机振幅增大现象。以整机第一阶模态下磨头与工件之间振动模态相对位移值作为整机动态性能的评价指标，采用模态力法找出机床结构的薄弱环节，并对其进行优化。优化后的磨床与原型相比，第一阶固有频率提高17％，对应的磨头与工件振动模态相对位移量降低10％，磨头处的响应位移量在第一、二阶频率处下降28％和41％，实现了磨床的动态优化。     

某火炮动态特性与射击频率的匹配性分析

对火炮的俯仰部分进行模态分析,得到前10阶模态振型和固有频率,然后将炮身的后坐运动简化为简谐运动,对炮身部分进行谐响应分析,得到激励频率对炮口振动的影响规律.这样即可选择合适的射击频率,避开火炮俯仰部分固有频率,减小激励频率对炮口振动的影响.     

TC4切削动态特性及粗糙度形成动力学机理研究

为提高钛合金切削表面质量,通过动力学建模及试验研究,探索钛合金切削加工系统的动态特性及表面粗糙度形成动力学机理.建立单自由度刀具-工件振动系统动力学模型,研究刀具振动的动态特性,在无心车床上进行试验验证,采集刀尖振动加速度信号并测量表面粗糙度,用小波包分解加速度信号进行分析和处理.结果表明:刀尖振动加速度和位移振幅随进给速度增大而增大;加速度振动信号小波包分解后的各小波包能量较低,反映表面粗糙度也较低;刀尖振动信号中高频部分小波包的能量相对波动与表面粗糙度变化趋势相同,能量相对波动越大,表面粗糙度越大.     

某车辆车体振动特性及主动轮减振方案研究

为解决某履带车辆水泥路面行驶时的振动问题,测试了该车及变型车的振动特性,并以假定的激励建立了车速与车体周期振动频率公式,此公式获得的计算结果与测试曲线的基频基本一致,验证了激励假定的正确性.提出了3种关于主动轮设计的减振方案.     

某捷联陀螺环境应力筛选装置结构优化

为降低某捷联陀螺环境应力筛选装置的随机振动响应,对装置的结构进行优化。首先进行了模型的理论简化并建立了数学模型,运用模态分析理论和有限元软件对装置结构进行了振型和频率的理论分析和仿真计算。结果表明,该装置结构在1000 Hz频率附近存在z方向的振型,与陀螺仪谐振频率接近。根据理论分析的结果中相关参数对频率的影响关系,优化了系统结构,提高了系统在该方向的谐振频率,降低随机振动响应幅值。仿真计算和随机振动响应测试结果表明,改进后的结构谐振频率提高到预期效果,振动响应降低,满足了系统的使用要求。     

基于传感布置优化的履带车辆振动测试系统

针对大型结构振动测试传感布置优化问题,开发了集传感布置优化于一体的履带车辆振动测试系统。基于传感布置优化理论,提出一种惯性权值协同学习因子非线性动态调整粒子群优化算法;通过履带车辆有限元模态分析,获取节点不同阶模态振型值,依据模态置信准则开展履带车辆振动测试加速度传感布置优化计算;采用MATLAB和LabView混合编程搭建振动测试系统,开展履带车辆行进速度15 km/h的戈壁路、砂石路、铺面路以及起伏路4种典型路面谱激励下的车身振动测试试验。研究结果表明,试验测得的振动加速度最大值、最小值、均值以及均方根值与商用LabGenius振动测试软件结果基本一致,误差小于1%,验证了传感布置优化计算结果有效性及测试系统功能可行性,可为履带车辆振动测试传感优化及测试系统设计提供理论基础和实践指导。     

重载车辆进气中冷管振动特性及设计改进

某重载车辆的进气系统由左右两侧进气中冷钢管以及中冷器组成,在车辆交付使用过程中发现左侧进气中冷管常发生失效现象,右侧则未发生过失效。为考察中冷钢管的失效原因,对两侧管路的振动情况进行试验,分别在车辆原地取力和行驶工况下收集了进气系统不同测点的振动加速度数据。通过分析试验数据发现：左侧管路在车辆原地取力、发动机1 700 r/min工况下会发生共振,右侧管路受到发动机的激振加速度相比左侧管路更大;在0~200 Hz内左右两侧管路振动的主频成分相差不大,对左侧中冷钢管进行频响计算发现共振频率主要发生在138 Hz,该频率下钢管根部的最大应力为74.2 MPa。通过对比左右两侧中冷管设计参数,对左侧进气中冷管的结构进行设计改进,并对改进后的结构再次进行仿真计算和试验。研究结果表明,该改进结构成功避开了激振的主频成分,同时也有效改善了不同工况下的管路振动情况。     

基于调谐质量阻尼器的装配式钢桁桥振动控制研究

针对装配式钢桁桥跨度逐渐增大引起的结构振动问题,应用调谐质量阻尼器(Tuned mass damper,TMD)进行振动控制.运用ANSYS软件建立了某型装配式钢桁桥的有限元模型,通过模态分析和谐响应分析确定了受控模态.根据Den Hartog理论对TMD的参数进行设计,分别对无控模型和有控模型进行瞬态动力分析,计算结果表明,在TMD控制下该桥的位移响应和加速度响应均得到了有效抑制.进一步研究发现随着质量比的增大,TMD的控制效果逐渐增强,但增强的幅度逐渐降低.     

基于实车传动系统动力学特性的变刚度扭转吸振器减振控制

频率自适应变刚度扭转吸振器的半主动控制研究是实现动力传动系统扭转减振的关键。针对某履带车辆动力传动系统,建立含变刚度扭转减振器的系统动力学模型,基于系统模型提出瞬态查表和稳态寻优结合的控制策略,有效地消除系统外部激励主导频率识别偏差,使变刚度扭转吸振器能够快速跟随外部激励主频,实现扭转吸振器的半主动控制。仿真和试验的研究结果表明,所提综合控制方案能有效提升减振性能10%。     

基于试验测试的履带车辆行星变速机构振动特性分析

为揭示行星变速机构内部激励与振动特性的映射关系,通过设计行星变速机构振动测试方案,建立了行星变速机构振动加速度测试系统,并进行了典型挡位2 500 r/min行星变速机构振动特性的测试与分析。结果表明：行星变速机构振动的均方根（RMS）值与测点的位置相关联,测点位置在行星齿轮啮合位置,其振动幅值较大;随着转矩增大,其振动RMS值也增大。行星变速机构的频谱分析结果表明,其振动能量主要集中于行星齿轮啮合的啮合频率及倍频,且轴向的频谱和径向上的频谱比较相似。通过行星变速机构振动RMS的测定和频谱值的分析,得到了各位置啮合振动的最大幅值。本研究对行星变速机构的优化设计具有一定的参考价值。     

牵引火炮行军随机振动响应研究

对牵引火炮列车行军状态下的系统随机振动进行了研究，建立了15自由度振动动力学数学模型，运用随机振动和车辆动力学的有关理论，研究了它的振动特性，以路面不平度为激励，导出了牵引火炮列车位移响应谱、加速度响应谱和加速度均方根值计算公式，编制了相应的计算程序，结合计算实例提出了改善其平顺性的措施。     

速度/加速度误差补偿控制策略技术运用局限性分析

速度/加速度误差补偿控制策略技术运用局限性,通过对无补偿、速度/加速度误差补偿时系统动态性能指标分析后得出.加了速度/加速度误差补偿后,由于系统快速响应时间有所降低,影响到系统的搜索、捕获能力,并系统中频段形成反谐振环节,所以该控制策略适用于只用到速度回路的半自动跟踪状态和加有速度、加速度前馈的导引控制阶段.