基于汽车座椅导轨试验模态的结合部刚度优化

汽车座椅导轨结合部的刚度决定着导轨的主要动态特性。以某型号汽车座椅导轨为研究对象,运用有限元分析和模态试验方法对导轨结合部刚度进行优化。在导轨有限元模型中,用刚度阻尼单元模拟钢珠与导轨内外轨之间的接触。以试验模态固有频率作为目标,弹簧刚度作为设计变量,运用优化软件OptiStruct优化接触部的等效刚度。用优化后的等效刚度参数对导轨进行重新建模,结果表明该方法能够提高有限元动力学模型的建模精度,较好地解决了结合部建模时动力学参数的获取问题。     

基于ADAMS的导轨系统动力学特性分析

导轨系统是数控机床的重要功能部件,其动力学特性直接影响机床整机的加工精度、加工效率。研究了利用ADAMS软件对直线滚动导轨系统动力学特性分析的方法,介绍了导轨系统动力学建模的原理,用水平和竖直方向的弹簧来模拟导轨系统的结合面的刚度特性,获得了导轨系统的动力学解析模型。提出了基于ADAMS的导轨系统动力学特性求解流程,包括建模、加约束、模型校验、特性求解等关键步骤。以某导轨为对象,建立了导轨系统的刚体动力学模型．获得了导轨系统的固有特性。将结果与理论计算结果进行了对比．表明创建的基于ADAMS的导轨系统仿真模型是正确的．可以用于后续模拟导轨系统的各种动力学行为。     

直线滚动导轨有限元模态分析及参数识别

机械结构结合面的刚度是整个机械系统刚度的关键部分,因此机床结合面刚度的研究具有十分重要的意义.首先对HSR25A型号直线滚动导轨进行了模态试验,提出了单自由度分量方法,对导轨系统进行了模态测试识别和结合面参数的识别计算,得到导轨接触面刚度,用于与后面识别刚度进行对比;然后建立了导轨的动力学模型,采用动力学模型优化参数法对直线滚动导轨结合面的刚度进行了识别;最后将识别得到的刚度和试验得到的刚度值进行对比,验证了动力学模型优化参数法的可行性,并提出了一种新的识别结合面参数的方法.     

滚动导轨结合部法向动态特性参数的双自由度测试方法

准确的滚动导轨结合部动态特性参数是进行数控机床整机动态特性分析的关键,因此研究滚动导轨结合部动态特性参数测试方法将具有十分重要的意义.首先,对滚动导轨结构进行分析,将滚动结合部从结构中分离出来,并建立了等效的双自由度滚动导轨结合部动态特性参数测试模型,提出动态特性参数识别方法.其次,在动态特性参数测试模型的基础上研制了测试系统,并对GZB45型滚动导轨结合部的法向接触刚度和阻尼进行测试,多次试验结果显示试验所测移动部件质量与实际移动部件质量相差小于2％,表明该测量模型对滚动导轨结合部法向刚度和阻尼的识别是可靠的.     

基于拉格朗日方程的直线滚动导轨系统解析建模

为提高机床的加工精度和加工效率,从刚体动力学出发,针对具有四排沟槽的直线滚动导轨系统,采用Lagrange方程完成导轨系统的解析建模,推导出对应于导轨各刚体模态的固有频率和振型的解析表达式。基于该表达式获得某滚动导轨系统的固有频率值,将其与利用ADAMS软件Vibration模块求解的固有频率值进行对比,发现两者求解结果基本一致,证明了解析建模的正确性。基于导轨系统的解析模型,分析了接触角、滚珠受力区长度以及滚珠接触点距滑块中心点的水平和垂直距离等设计参数对导轨动力学特性的影响。     

滚动导轨结合面动态刚度的试验研究

直线滚动导轨是现代数控机床常用的功能部件,其结合面动态特性参数对数控机床的整机性能有非常重要的影响.在自主开发的滚动导轨结合面动态特性参数测试系统上,对各种类型的滚动导轨进行了参数识别实验,得到了滚动结合面的动态刚度,并分析了滚动体预压等级及类型,载荷,滑块长度等各种因素对动刚度的影响规律,为机床数字化设计制造提供了依据.试验结果表明:改变滚动体的类型及预压等级,增加滑块长度,提高载荷等措施都可以改善滚动结合面的动刚度.     

微结构参数对静压气体导轨节流系数和转动刚度的影响

小型复合节流静压气体导轨是保证光刻机高速运动和精确定位的关键部件.为提升导轨的承载力及刚度,在工作面常增加浅腔和沟道等微结构,但微结构对导轨的力学特性、特别是转动刚度的影响一直不清晰.采用网络自适应方法研究了微结构的四个主要参数的影响,以此为依据归纳拟合出修正节流系数,建立了带有修正节流系数的导轨性能半解析模型,揭示了微结构参数微米量级变化对导轨性能的影响规律.以转动刚度最优、兼顾承载力和刚度为原则,归纳了各微结构参数的选取表达式,用于指导同类型静压气体导轨的设计.以光刻机可变狭缝系统为例,采用提出的修正节流系数及微结构选取方法对下层导轨进行设计.试验表明,转动刚度达到10.3× 103N·m/rad,可以满足高速可变光阑加速扫描运动的需求,验证了方法的准确有效性.     

滚柱直线导轨结合面的振动分析

为了实现滚动直线导轨的整体动力学性能的较精确计算,建立了滚动直线导轨结合面的动力学模型.首先,以滚柱直线导轨作为研究对象,利用弹簧单元模拟结合面导轨与滑块的接触,采用Palmgren的经验公式,通过等效的方法计算了弹簧单元的刚度等参数,建立了弹簧位移与系统广义坐标的函数关系,运用拉格朗日方程法建立了系统的振动微分方程;最后,采用动力学仿真软件ADAMS创建了动力学模型,计算出了系统的固有频率及其对应的振型.研究结果表明,滚柱直线导轨的固有频率较高,这与滚柱直线导轨的高刚度特性是一致的,所建立的动力学模型可以应用到其他的动力学分析中.     

基于机床刚度的导轨结合面尺寸设计方法研究

提出了机床导轨系统的概念,通过对机床导轨尺寸与机床静刚度性能关系的初步研究,结合现有机床导轨尺寸设计方法,形成了基于机床刚度的导轨结合面尺寸设计方法;该方法主要分为导轨系统尺寸的初步确定,导轨系统载荷求解与分配,导轨系统各零部件刚度性能研究,导轨系统位移求解与叠加以及导轨系统尺寸优化设计5个部分。     

气固耦合空气静压导轨气膜非定常流动分析

引入有限体积法,将空气静压导轨受力特性方程与气体流动方程相结合构成耦合方程体系,对导轨润滑气膜等温条件下的非定常流动进行数值分析,研究了气膜建立初期的导轨振动及气膜动刚度特性.结果表明:导轨工作面非定常气动力作用使导轨产生阻尼自激振动;导轨工作面压力、承载力、气膜厚度及气膜刚度随时间变化曲线振动周期相等,承载力与气膜厚度成反比;空气静压导轨刚度研究中应考虑动刚度对导轨特性的影响.     

不同广义坐标动力学建模方法及应用

为快速搭建多部件机械结构的动力学模型,分析了两种不同广义坐标对建模过程的影响,并对两种动力学模型进行了一致性验证。为简化刚度矩阵形式,采用相对坐标为广义自由度建立直线进给系统和机床整机动力学模型,并基于固有频率对模型的可靠性进行验证。结果证明,两种建模思路得到的动力学模型在形式上有所不同,但具有结果一致性;所建立的整机动力学模型能够很好的预测系统的首阶固有频率,与实测值误差为3.16%,可以充当低阶固有频率优化的便捷模型,快速的完成质量及刚度优化及分配。     

含间隙和时变啮合刚度的渐开线齿轮副齿廓修形研究

在研究分析了轮齿和齿轮轴的弹性变形以及时变刚度、齿侧间隙、油膜等非线性因素的基础上,提出了考虑轮齿弹性振动以及单双齿啮合区变化的齿轮机构多体弹性非线性动力学模型。应用GEAR方法对建立的齿轮机构非线性动力学模型进行数值分析,研究了齿廓修形对齿轮机构动态响应的影响。     

螺栓结合部切向动力学行为辨识方法

首先,以螺栓结合部切向动力学特性为研究对象,基于频响函数的子结构综合法为理论主线,建立结合部切向动力学行为辨识基本方程,推导其切向动刚度Za的理论表达式;其次,联合奇异值分解与最小二乘法,优化辨识结合部切向等效刚度ka与阻尼ca,由此建立螺栓结合部切向动力学数值模型;最后,利用该模型计算结构测点频响函数,进而将其与实测值进行对比。结果表明,二者吻合程度较高,且特征峰对应频率误差分别为1.38%,1.51%和0.84%,验证了所提方法能有效辨识螺栓结合部切向动力学行为,所得等效动力学参数精度较高,可为机械系统整机精准建模提供理论参考与数据支撑。     

立铣加工系统建模及参数辨识方法

针对立铣加工系统动力学建模问题,笔者提出了一种立铣刀与刀柄结合部的模型。建立了坐标系,定义了子结构及结合部的导纳函数。采用包含了线性刚度和扭转刚度及相应阻尼项的刚度矩阵表征结合部。采用导纳综合法分析了其耦合导纳函数。研究了基于遗传算法辨识模型刚度和阻尼参数的方法,算例及试验研究结果表明遗传算法辨识模型参数准确,与试验测试一致性较好。     

基于激励一响应的隔振系统刚度分布测试方法

为了提高超精密机电系统的运动精度,隔离环境振动对其运：叻性能的影响,超精密机电系统广泛应用了高性能的超精密隔振系统。隔振系统通常由若干个性能一致的隔振器组成,如果各个隔振器的性能不能完全一致,则会导致负载的多自由度运动耦合,影响隔振系统的隔振性能。针对该问题,以隔振器等边三角形排布的隔振系统为例,研究隔振系统刚度分布对其隔振性能的影响,通过建立隔振系统动力学模型,得到各种刚度分布情况下特定点的频响曲线,分析曲线随刚度分布变化的规律,提出一种基于激励一响应的隔振系统刚度分布的测试方法。     

谐波齿轮传动非线性动力学建模及仿真研究

由于结构的特殊性,迟滞刚度和动态摩擦属于谐波齿轮传动的固有属性。传统模型将刚度考虑为定刚度或分段刚度模型,摩擦考虑为静态摩擦模型,这样的简化会导致谐波齿轮传动的动态分析精度下降。为了提高谐波齿轮传动的动态分析精度和传动性能,考虑非线性迟滞刚度和动态摩擦现象,提出了一种基于记忆特性迟滞刚度和LuGre动态摩擦的谐波齿轮传动动力学模型,建立了相应仿真模型,讨论了谐波齿轮参数对系统输出的影响。结果表明,“刚度迟滞现象”导致系统输出值减小,传动效率降低;传动刚度系数越大,系统越稳定;阻尼转矩系数越大,传动效率越低。     

Real-time Tire Parameters Observer for Vehicle Dynamics Stability Control

The performance of the vehicle dynamics stability control system(DSC) is dominated by the accurate estimation of tire forces in real-time.The characteristics of tire forces are determined by tire dynamic states and parameters,which vary in an obviously large scope along with different working conditions.Currently,there have been many methods based on the nonlinear observer to estimate the tire force and dynamic parameters,but they were only used in off-line analysis because of the computation complexity and the dynamics differences of four tires in the steering maneuver conditions were not considered properly.This paper develops a novel algorithm to observe tire parameters in real-time controller for DSC.The algorithm is based on the sensor-fusion technology with the signals of DSC sensors,and the tire parameters are estimated during a set of maneuver courses.The calibrated tire parameters in the control cycle are treated as the elementary states for vehicle dynamics observation,in which the errors between the calculated and the measured vehicle dynamics are used as the correcting factors for the tire parameter observing process.The test process with a given acceleration following a straight line is used to validate the estimation method of the longitudinal stiffness;while the test process with a given steering angle is used to validate the estimated value of the cornering stiffness.The ground test result shows that the proposed algorithm can estimate the tire stiffness accurately with an acceptable computation cost for real-time controller only using DSC sensor signal.The proposed algorithm can be an efficient algorithm for estimating the tire dynamic parameters in vehicle dynamics stability control system,and can be used to improve the robustness of the DSC controller.     

设计参数对三环传动动态性能的影响分析

基于已有的动力学模型，以SHQ40偏置式三环传动为例，对设计参数系统动态性能的影响进行了分析。这些设计参数包括：行星轴承刚度、齿轮综合啮合刚度、输出轴支承轴承刚度、内齿板质量、齿轮啮合角、输入轴和支承轴间距及输入转速等，根据这些分析，可以提出改善三环传动动态性能的可能途径。     

滑动导轨结合面动刚度的试验研究

基于等效单自由度模型自主研发了滑动结合面动态特性参数识别试验台,对不同类型的滑动结合面进行参数识别试验,得到了结合面的动刚度,并分析了滑动速度、面压、介质等因素对刚度的影响规律。分析结果表明:滑动速度的增大会降低结合面的动刚度;适当增大面压可提高结合面的动刚度,且能降低速度增大对动刚度的影响;添加润滑油能使结合面的动刚度提高20%左右;贴塑导轨比普通金属导轨能更好地维持结合面动刚度的稳定性,其动刚度随速度的变化在25%左右。     

一类迟滞非线性振动系统建模新方法

用理论和试验相结合的手段研究一类迟滞非线性振动系统的动力建模, 提出一种新的建模方法, 用此方法建立非线性模型用来描述这类系统的动态特性。该模型用非线性刚度和非线性阻尼机理构造, 刚度和阻尼机理由理论和试验推出, 模型中的参数由试验数据辨识。用所建模型重构恢复力——位移迟滞环, 结果表明, 该模型能很好描述这类非线性振动系统的特性, 模型中各参数的重要性得到展示, 提出的建模方法实用且有效。