纱线束横向动态振动特性仿真与实验

纱线束振动噪声是簇绒地毯织机噪声源之一,为了识别纱线束振动噪声信号,实现地毯生产空间的噪声控制,研究了簇绒地毯织机纱线束横向动态振动特性。应用Burger四元件本构模型建立粘弹性纱线束轴向运动的横向振动方程。采用Galerkin方法离散横向振动偏微分方程,然后使用Runge-Kutta法对该方程数值求解。设置不同的提花轮转速,分别求解振动方程得到不同的纱线束横向振动频率。设置与仿真求解相同的条件下,采用激光测振仪测试纱线束横向振动特性。测试结果显示仿真结果和实验结果存在倍频关系且频率较低。结果表明：该振动方程适用于研究纱线束横向动态振动特性,且仿真信号为纱线束振动的基频信号;同时,纱线束横向动态振动特性属于低频振动。     

等速输送运动纱线横向振动分析的近似解法

讨论在非齐次边界条件下由端点运动激励的纱线强迫振动问题．根据生产实际中导纱器作等速横向运动的情况，应用伽辽金方法给出稳态响应的近似解，同时与运用傅立叶级数展开所得到的稳态响应的精确解通过计算与实验进行分析与比较．     

基于横向振动频率的轴向运动纱线张力测量

为高效、便捷地检测纱线张力,构建了一种基于横向振动频率的非接触检测纱线张力方法。利用弦振动原理推导出纱线横向振动方程,根据纱线振动方程计算纱线振动频率。以轴向运动纱线的张力、速度和频率的拟合公式,通过测量纱线的振动频率可方便快捷地计算出纱线张力。将计算结果经过广义回归神经网络(GRNN)模型进行拟合,进一步提高测量结果的准确性。采用高速相机测量纱线的横向振动位移,并检测纱线的振动频率。利用频率法对32 tex纱线在设定张力分别为40和60 cN,速度分别为6和2 m/s时的张力进行测量。结果表明,利用振动频率测量纱线张力的数据经GRNN拟合,其曲线整体趋势与张力传感器测量的张力趋势相同且更加平滑,便于对生产过程中张力的控制,该方法具有有效性和准确性。     

薄壁4点接触球轴承保持架稳定性研究

为了对薄壁4点接触球轴承进行优化设计,课题组研究了不同保持架对轴承力学性能的影响。依据多体动力学理论和赫兹接触理论,运用冲击函数法对薄壁4点接触球轴承定义接触;基于ADAMS建立薄壁4点接触球轴承的多刚体模型;对比单工况时采用滚珠引导的保持架角速度和滚珠自转速度的仿真结果与理论值。分析结果表明:在同工况下,保持架Ⅰ和保持架Ⅱ与滚珠的接触力比保持架Ⅲ要大;保持架Ⅱ的质心轴向振动位移大,而保持架Ⅲ质心轴向振动位移小,运动稳定;保持架Ⅲ在X,Y方向的质心涡动轨迹范围小,表现稳定。     

MD1200-YJ码垛机器人大臂的多目标轻量化设计

建立了MD-1200YJ型码垛机器人大臂的有限元模型,通过模态试验验证有限元模型的准确性;通过考虑动力学因素的静力学分析、约束模态分析、振动响应试验、频率响应分析,确定以质量最小、第一和二阶固有频率最大、最大位移最小、最大应力最小为优化目标,以结构参数为设计变量,以设计变量的边界条件为约束条件,利用Box-Behnken和RSM方法建立目标函数的近似模型,并利用NSGA-Ⅱ算法求得最优解。结果表明,前两阶固有频率提高,结构刚度和振动稳定性提高,降低振动对零部件疲劳损害影响以及最大应力和位移均在允许范围内的情况下,质量减轻了11.3%,验证了该轻量化设计方法的有效性。     

织造过程中经纱振动特性的分析

采用非线性振动方法分析经纱运动的波动过程,对织造过程中的经纱黏弹性本构关系选用Kelvin模型,根据牛顿定律建立经纱横向与纵向的振动微分方程。运用分离变量法,分离时间和空间变量,并利用Galerkin方法离散运动方程,讨论过渡曲线的稳定区变化趋势,同时,采用四阶龙格库塔方法,得到运动方程的数值解,并讨论纱线材料特性与各种参数对横向运动纱线的影响趋势,给出控制经纱振动的指导方法。     

应用流固耦合方法的鸡蛋动力学特性研究

根据模态与声测实验,确定了一阶模态振动为鸡蛋动力学分析特性参数,应用有限元流-固耦合方法分析了鸡蛋的结构动力学响应。以此为基础,将鸡蛋构成组分的各物性参数作为自变量,蛋体结构动力响应的一阶模态频率为因变量,比较分析了不同物性参数条件下鸡蛋动力学响应的变化规律。结果表明:鸡蛋各物性参数中蛋形参数、蛋壳厚度、蛋壳弹性模量、蛋白液密度变化的影响效应较为显著。蛋形参数与蛋体结构一阶模态频率间符合弹性体振动的质量-频率关系;蛋壳增厚0.05 mm,蛋体一阶模态频率增大300 Hz,呈线性规律;蛋壳弹性模量每增加1×10~10Pa,结构一阶模态频率减少430~850 Hz;蛋白液密度每增加100 kg/m~3,结构一阶模态频率减少100~300 Hz;蛋壳弹性模量与蛋白液密度的影响表现为非线性规律。     

MD-1200YJ码垛机器人腰部支架的多目标结构优化设计

建立了MD-1200YJ型码垛机器人腰部支架的有限元模型,通过模态分析与模态试验验证有限元模型的准确性,并基于5次非均匀有理B样条运动规律进行考虑动力学因素的静力学分析,分析结果表明该零件具有轻量化设计的潜力;确定以质量最小、最大位移最小、最大应力最小为优化目标,以结构参数为设计变量,以第一、二阶固有频率不降低以及设计变量的边界条件为约束条件,利用Box-Behnken和RSM方法建立目标函数和约束函数的RSM模型,并验证了模型的准确性;利用NSGA-Ⅱ算法求得最优解,进而得到腰部支架的优化模型;通过对优化模型进行静力学分析、模态分析,并与初始模型进行对比,在保证前两阶固有频率不降低以及最大应力和位移均在允许范围内的情况下,质量减轻了8.2%,验证了该优化设计方法的有效性。     

第4讲木工机床的声学诊断技术（续）

4圆锯片的声模态试验与应用 4．1振动理论分析 圆锯片工作时的振动比较剧烈,形式也较复杂,一般认为：锯片工作时的振动主要是横向振动、面内振动和扭转振动三种振动形式的合成。圆锯片属于薄板结构,其整体的弯曲刚度不大,易于产生弯曲变形,因此在锯切中十分微小的轴向分力都可能会使锯片产生轴向位移,锯齿周期性的冲击工件会产生周期性...     

基于轴向运动悬臂梁理论的无缝内衣机织针横向振动特性

无缝内衣机织针轴向运动过程中的横向振动特性与编织机构性能密切相关,为解决织针轴向运动过程中横向振动的理论及仿真模型少、编织过程织针横向振动数据难测量等问题,通过将编织织针等效为轴向运动悬臂梁对其横向振动特性进行理论研究,并采用ANSYS仿真软件进行有限元计算,最后通过高速相机对编织织针的横向振动特性进行测试。实验结果显示:理论及仿真计算所得横向振动曲线及动态频率值一致,动态频率值最大偏差不超过3.84%;织针编织过程中存在横向振动,且所得频率值与理论及仿真计算结果一致,证明了理论及仿真建模的正确性。     

轴向运动纱线束的非线性横向振动特性

为控制纱线张力波动,提高毯面质量,研究了建立地毯织造过程中粘弹性纱线束振动模型及其影响因素。为此,应用三参数本构关系表征纱线束粘弹性,结合轴向几何非线性变形和材料非线性因素,应用牛顿第二定律建立纱线束横向振动方程。经无量纲化和一阶Galerkin截断,应用四阶Runge-Kutta法求解常微分方程,可得纱线束喂入速度、张力波动幅度以及阻尼系数对振动特性的影响。结果显示,在纱线束材料确定下,降低纱线束振动振幅从而减少张力波动的方法主要是增加阻尼系数,如增加提花罗拉表面摩擦系数。     

旋转机械基础部件动态分析与仿真研究

为适应旋转机械的高速化发展,以某型减速器箱体为实例进行动力学仿真研究。利用Step函数模拟电机转速和输出端负载,在ADAMS/View环境下进行减速器系统动力学仿真与动态载荷计算。通过ANSYS平台建立箱体结构有限元模型,在模态分析的基础上实现了箱体的谐振响应分析,获得了45~115Hz的位移频响曲线与应力频响曲线,并结合箱体关键模态频率及振型对谐振响应结果进行了验证分析。为箱体类支撑部件的结构设计与动力学优化提供了重要依据。     

偏移质心激振式往复直线振动筛的动力学分析

为了预测往复直线振动筛在合成激振力作用线偏移筛体质心情况下的运动特性,建立了振动筛的动力学模型,以筛体质心的运动方程为基础,推导出筛体上任意点的运动位移方程,分析筛体上任意点的运动轨迹,研究合成激振力作用线偏移筛体质心距离和位置对筛体上任意点运动特性的影响规律。结果显示:筛体上任意点的运动轨迹仍然为一条直线,不同点的振幅和振动方向角不相同;当合成激振力作用线从筛体质心上方经过时,筛体上端点的振幅和振动方向角增加,而下端点则减小,筛体上端点距离质心越远其对应的振幅和振动方向角越大,而下端点则越小;当合成激振力作用线从筛体质心下方经过时,筛体上端点与下端点的振幅和振动方向角的变化规律与前者相反。该结论为设计出性能更加优良的振动筛提供理论依据。     

基于EMD的单梁起重机振动模态分析

研究了机械系统模态分析理论,通过对单梁起重机简支梁模型振动特性研究及其振动响应EMD分析,提出了基于EMD的单梁起重机模态分析方法,并给出了分析的流程。仿真结果表明,EMD的处理结果固有模式函数与振动模式函数具有较高的一致性。基于EMD的单梁起重机模态分析方法能够有效分析在用、维修和改造的单梁起重机模态。     

经编机梳栉的横移振动分析

针对经编机高速运行时导纱梳栉因机械振动而产生擦针或擦伤纱线,并导致控制系统运行失效的问题,提出应用模态分析技术对经编导纱梳栉进行动力学分析.通过搭建声学振动测试平台,实测经编梳栉的关键动力学参数:阻尼比、固有频率和固有振型,获取反映梳栉单位激振力振幅响应的幅频特性.在此基础上提出经编梳栉高速运行时的减振措施,并经对比实验证明该措施有效,且梳栉振动分析方法正确可行.     

有限元及刚柔联合仿真在曲轴设计中的应用

利用虚拟样机技术及模态分析技术,联合运用Proe及有限元分析软件PATRAN／NAS—TRAN与机械系统动力学仿真软件ADAMS．考虑到曲轴的变形,在NASTRAN中生成曲轴的模态中性文件,在ADAMS中用模态中性文件替换刚性曲轴进行动力学仿真,得到曲轴的应力和位移等动力响应,为曲轴的动态疲劳分析提供依据,为曲轴设计提供参考。     

锤片粉碎机封闭式转子结构的动力学分析

介绍了锤片式粉碎机封闭式转子的结构特点;运用有限元软件ANSYS对该转子结构进行动力学分析,得出其模态振型、频率及在各种不平衡状态下的响应,为解决粉碎机的振动情况提供参考.     

负载下不同张紧系统对带锯条裂纹影响的研究

以MJ3310跑车带锯机为研究对象,运用北京Vib'SYS波谱振动信号采集和分析软件对带锯条横向振动位移进行采集,对带锯机所用带锯条的横向振动位移数据进行分析,找出不同张紧系统对负载情况下带锯条振动位移的变化规律。通过正交实验分析得出了影响MJ3310型跑车木工带锯机的带锯条振动的显著因素和最佳工作参数。当MJ3310型跑车木工带锯机在最优参数条件下,杠杆压砣式张紧系统测定横向振动位移如果超过0.93mm以上,则说明锯条已经产生至少一条裂纹长度超过1.36mm的裂纹缺陷;弹性挺杆式张紧系统测定横向振动位移如果超过0.23mm以上,则说明锯条已经产生至少一条裂纹长度超过1.19mm的裂纹缺陷,需要及时更换带锯条。锯切杨木的带锯条振动位移比其它木材的位移都小,柞木最大。杨木在五种树种里硬度最小,柞木硬度最大,说明随着被切削木材硬度的增大,振动位移也随之增大。杠杆压砣式张紧系统带锯条横向振动位移明显大于弹性挺杆式带锯条横向振动位移,因此,弹性挺杆式张紧系统在降低带锯条横向振动位移上好于杠杆压砣式张紧系统。     

Peirce平纹机织物结构模型的计算精确度

为提出一种可估计任意机织物结构理论模型精度的思路,利用Peirce织物结构理论计算平纹织物纱线的几何形态。用Keyence数码显微镜非破坏性地实际测量织物的关键点位置,并利用保形3次B样条曲线模拟织物结构。采用离散Fréchet距离进行判别理论计算的纱线构形曲线和实测模拟的纱线构形曲线的相似性程度。计算两条曲线上对应波峰点、波谷点及相邻波峰点与波谷点的离散Fréchet距离差的绝对值,得到一个可认为曲线相似时的阈值 ,并与织物厚度相比较,提出纱线中心线形状相似度的概念。阈值 越小,则相似度越高,织物结构模型计算的精确度越高。通过MatLab应用程序,对两种平纹组织三维重建织物结构模型的相似性进行了分析并计算出样品1和样品2经、纬纱的相似度值分别为90%,86%,82%,94%。     

由边界控制的轴向运动弦的振动控制

一根轴向运动弦的横向振动稳定性是通过随时间变化的,使用对边界的横向运动或者外部的边界力的控制来实现的。平移弦的全部机械能量是一个亚普诺夫函数,边界控制法则被设计用于分散弦的整个振动能量在左侧或者右侧的边界。一种最佳的反馈可通过降低受边界条件影响的能量获得,是边界控制的张力与入射波的传播速率的比值。同样,所需的最大时间用来稳定系统中的最初的扰动造成的全部振动能量,就是波在弦的跨度范围内在撞击边界之前传播所需要的时间。通过能量准则的衰减比率和半群理论的使用,边界控制下的轴向运动弦的渐近线和指数稳定性被分析验证。模拟被用于证实平移弦稳定性的理论预测和最优边界控制。