基于分数阶微积分的裂纹转子系统非线性动力学特性研究

在考虑非线性涡动的情况下,建立了分数阶阻尼裂纹转子系统的非线性动力学模型,并用龙格-库塔法和连分式Euler法对其进行了数值仿真。讨论了分数阶阶次、转子转速和裂纹深度对分数阶阻尼裂纹转子系统非线性动力学特性的影响。研究结果表明：对于具有分数阶特性的转子系统,采用分数阶来建立裂纹转子系统模型,能更好地揭示系统的非线性动力学特性;在相同的裂纹深度和相同的分数阶阶次下,随着转速比的增加,转子系统依次经历混沌、倍周期和周期运动;在相同的转速比和相同的分数阶阶次下,裂纹深度比较小时,引起的转子刚度变化量不大,一般不会出现复杂的分叉与混沌现象;随着裂纹深度的加深,转子的刚度减小,转子系统呈现复杂的振动特性,裂纹故障特征越来越明显,转子系统由单周期运动变换到倍周期运动,二倍频分量占主导地位,同时其他倍频分量也相继出现。这些有价值的结论对转子裂纹的故障诊断提供了参考。     

减振器动刚度特性研究

动刚度特性是减振器设计及选型的重要指标,通过改变减振器刚度和阻尼,使系统避开共振区间,以发挥减振器最佳减振效果是目前的研究重点。针对目前减振器动刚度特性研究较少的情况,提出一种减振器的动刚度计算方法。通过静力实验获取加载和卸载的变形-力曲线,拟合得出减振器静刚度值;根据静刚度值和单自由度系统动刚度计算公式获得动刚度随频率变化规律;设计减振器动刚度验证实验。研究结果表明：该动刚度计算结果和实验结果吻合情况较好,误差平均值在6%以内,可为实际工程的减振器选型及应用提供参考。     

多绳精密传动的传动精度实验研究

为了确定钢丝绳精密传动中预紧力、负载、绳组数、转速对传动精度的影响,搭建了实验测试平台,测量了不同组钢丝绳传动时的传动误差。结果表明：传动误差主要由传动空回和滑移误差组成,绳组数一定时,增大预紧力降低了传动空回,但增大了滑移误差,总的传动误差呈增大趋势;增大负载使传动空回和滑移误差同时增大,总的传动误差明显增大;随着钢丝绳组数的增加,传动空回略有降低,滑移误差显著降低,总的传动误差降低;轮的转速对传动误差无影响。因此,在一定负载条件下,增加钢丝绳组数、降低预紧力是提高传动精度的有效途径,这些结果可为工程设计提供参考。     

磁性液体密封结构中漏磁的研究

为了研究磁性液体密封结构几何参数的变化对漏磁场的影响规律,选取不同的密封间隙、极齿宽度、齿槽宽度、齿槽深度及密封级数建立物理模型,用有限元方法计算各模型的漏磁场.结果表明在密封结构的轴向和径向距离上存在某一临界值,在临界值的两侧,漏磁场磁感应强度随密封结构几种几何参数的变化趋势不同:在轴向距离大于临界值时,轴向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而增大,随级数的增加而减小,随齿宽的增大而减小,随槽宽和槽深的增大而增大;在径向距离小于临界值时,径向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而减小,随级数的增加而增大,随齿宽的增大而增大,随槽宽的增大而增大,随槽深的增大而减小;径向距离大于临界值时的情况与小于临界值时的情况刚好相反.     

三缸单作用往复泵主机构的动力学仿真

三缸单作用往复泵是石油矿场机械中的关键机器。为便于对其进行强度分析、结构设计、性能优化等,将其主机构简化为多刚体动力学系统。考虑电动机的机械特性、活塞阻力等实际因素,以泵轴转角、运动副反力为变量,建立其动力学模型。采用基于龙格-库塔法的动力学研究方法获得其真实运动规律和各运动副反力变化规律,经仿真验证,计算结果可信。介质阻力具有阶跃特性,是该力在活塞速度为0的位置变化,因此冲击效果不明显。速度波动的不均匀系数为0.049,与实际情况符合较好。研究结果为进一步考虑摩擦阻力、泵阀开启和关闭等实际因素,以及定量地研究速度波动、飞轮设计、构件强度等提供基础。     

基于蛇类生物的仿生变体机器人运动学研究

基于仿生机械学的原理,本文提出了仿生变体机器人的物理结构,讨论了仿生变体机器人的运动机理,分析了仿生变体机器人线形运动的基本步态.并对该机器人系统进行了运动学分析,实验结果证明了这种运动步态的可行性.最后指出了这种基本运动步态的局限性和改进的方向.     

δ—函数及其在机械学中的应用

介绍了δ－函数的定义,性质,并且介绍了δ－函数在机械学中的应用,特别是线性系统的脉冲响应及频谱分析中的应用。     

考虑铰链间隙的水面并联稳定平台动力学分析

针对某小型浮式稳定平台结构紧凑、负载惯量大的特点,设计了一种以少自由度并联机构为基础的改进型串联与并联机构。根据该平台的结构特点,进行了运动学分析,推导了系统雅可比矩阵,并利用Lagrange方法建立了平台的动力学模型,分析了平台的动力学特性。为分析含间隙的支链受力,将其简化为刚体—弹簧模型,通过改进的Hertz接触理论,采用非线性弹簧阻尼模型计算接触力,最终建立了含铰链间隙的平台动力学模型。数值计算与实验结果表明了数据建模的有效性,同时铰链间隙对动平台的位置精度和动力学特性产生了显著影响,对平台结构产生了较强的冲击。     

基于系统矩阵法的轴系扭振图形化建模技术研究

系统矩阵法是一种用于扭振分析的解析法。文中通过对不同振动数学模型的分析,提出了一种基于系统矩阵法求解轴系扭振的图形化建模方法。该建模方法只需用户提供原始的扭振力学模型,且不受轴系分支结构和模型规模的限制。在具体实现时,该方法将扭振模块规划为两类模块单元,用这些模块单元可搭建成各种扭振力学模型,通过扭振模型中模块的遍历和当量系统的转换生成模型拓扑结构关系,并最终组集成求解所需的系统矩阵。应用实例表明,本文所提出的图形化建模方法通用且易于编程实现,它可以推广到数学模型为振动微分方程的其它模型系统。     

避免约束奇异的平动并联机器人设计方法

构造一种基于螺旋理论的空间机构综合方法,分析了并联机器人发生平台约束奇异的原因。利用三条支链对平台所提供的特殊正交约束,得到了一种彻底避免运动平台奇异的纯平动三自由度并联机器人。给出满足这一条件的所有结构组合,运动副组成类型和空间装配原则。最后,依据这一理论设计出2个新型三自由度并联机器人作为范例。