轮轨高频动力作用模拟中接触模型的影响分析

轮轨高频动力分析模型目前多沿用了传统的赫兹接触模型,其在高速轮轨系统上的适用性尚未得到验证。针对赫兹接触工况,建立基于多体动力学的车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型,其中轮轨法向接触由赫兹弹簧表征,作为对比也建立基于显式有限元的三维高速轮轨瞬态滚动接触有限元模型,采用可考虑三维接触几何的"面-面"接触算法精确求解轮轨接触。对比150～500km/h速度范围内典型钢轨短波波磨(波长20～140mm、波深0.01～0.20mm)激励下的高频轮轨力结果,发现三种模型预测的幅值存在显著差异,但未发生轮轨脱离时(波磨尚浅),三种模型预测的幅值均与波深线性正相关。具体而言,相较于瞬态滚动接触模型,车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型预测的垂向轮轨力更大,其特征幅值的最大差值分别为静轮重的39.2%和88.4%,三种模型预测波长30mm波磨的临界波深(恰好发生轮轨脱离)相应地高于0.2mm、0.14mm和0.05mm。开展高速、高频轮轨动力分析时,传统的赫兹接触弹簧会带来不可忽略的计算误差。     

3-UPU并联自动调平机构控制系统设计

为解决自动调平机构系统稳定性差和调平精度低的问题,设计了一种基于3-UPU并联机构和PI鲁棒滑模控制的调平系统。首先,基于螺旋和反螺旋理论,设计了一种3-UPU并联机构作为系统的调平机构,并建立了机构的动力学方程,为调平控制系统提供了控制对象。然后,在PI控制的基础上,利用鲁棒滑模算法的抗摄动、实时修正系统非线性的功能,设计了一种PI鲁棒滑模控制器,并运用Lyapunov函数证明了控制器的稳定性。最后,分别采用两种控制方法对机构的调平误差进行了仿真分析,结果表明:PI鲁棒滑模控制器有更佳的调平精度和较小的稳态误差,为调平机构的研究提供了一种参考方案。     

矩阵式返向器与扁圆形返向器的动力学分析

详细介绍了五次抛物线型回珠曲线的设计计算方法,通过Creo 3.0建立了含矩阵式返向器和含扁圆形返向器的滚珠丝杠副模型;在ADAMS中对两种滚珠丝杠副模型进行了4种工况下的动力学仿真;借助于MATLAB对比分析了两种返向器在不同的工况条件下,滚珠对其碰撞力的大小及变化规律。研究表明:相同工况下矩阵式返向器受到的碰撞力更大,但含矩阵式返向器的滚珠丝杠副的结构更加紧凑,可为含矩阵式返向器的滚珠丝杠副应用和结构改进提供参考。     

脲醛呋喃树脂的合成及反应过程的FT-IR研究

以F(甲醛)、U(尿素)和糠醇为主要原料,合成了脲醛呋喃树脂,并且采用FT-IR(红外光谱)法对其结构、合成机制和固化机制进行了探讨。研究结果表明:加成反应阶段主要生成二羟甲基脲,聚合反应阶段主要生成糠醇与二羟甲基脲的聚合物;酸固化过程以缩合反应为主,并且伴随着呋喃环的破裂交联、酰胺的交联等反应;合成脲醛呋喃树脂的最佳工艺条件是m(U)∶m(F)=1.0∶1.2、加成反应阶段pH=9、缩聚反应阶段pH=5和U的滴加时间为45 min。     

低剂量抑制剂Inhibex501存在下的甲烷水合物相平衡研究

含动力学抑制剂的天然气水合物相平衡研究对新型低剂量抑制剂的开发具有指导作用。在283.6 ~ 290.9 K和7.51 MPa ~ 15.97 MPa的温压范围内研究了抑制剂Inhibex501及其溶剂2-乙二醇单丁醚对甲烷水合物相平衡条件的影响。实验结果显示，0.5wt%和2.0wt%浓度的Inhibex501对甲烷水合物形成的热力学条件具有促进作用，能使甲烷水合物形成移向更高的温度或者更低的压力，而2-乙二醇单丁醚在浓度0.2wt% ~ 1.0wt%范围几乎不改变甲烷水合物形成的热力学条件，N-乙烯基己内酰胺与N-乙烯基吡咯烷酮的共聚物对水合物形成热力学条件的改变起主要作用。     

高温悬浮态下石灰石与菱镁矿热分解 特性比较及动力学研究

利用悬浮态高温炉,对比研究了菱镁矿及石灰石的热分解特性,探讨了其热解模型及动力学参数。结果表明:低温段(650~750℃)时,菱镁矿比石灰石易分解,达到一定高温后其分解速率相差不大;菱镁矿、石灰石在悬浮态下的热解机理均符合收缩核模型,其活化能分别为50 kJ/mol、79 kJ/mol;随着菱镁矿粒度的增大,其分解速率趋缓,分解表观活化能增大。     

加速过程角接触球轴承保持架动态特性分析

角接触球轴承是数控机床进给系统中的重要零部件,其加速过程转速的变化对其动态性能影响很大。以角接触球轴承7603025为研究对象,建立了角接触球轴承的多刚体动力学分析模型。采用Adams对角接触球轴承在不同径向载荷、轴向载荷和角加速度条件下的加速过程进行了动态仿真,研究了径向载荷、轴向载荷和角加速度三个工况参数对其加速过程保持架的转速、质心轨迹,以及单个滚球与保持架接触力等动态特性的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,径向载荷与角加速度的增大会导致滚球对保持架冲击力变大,从而造成加速过程中保持架转速的波动变大和保持架质心运动不平稳;轴向载荷的增大会导致滚球对保持架碰撞力变小,从而使得加速过程中保持架转速的波动变小和保持架质心运动更平稳。仿真结果与实验结果吻合良好,验证了所建立的动力学分析模型的有效性。     

微间隙共形圆柱接触力模型的适用性分析

针对目前间隙铰接副接触力模型无法有效表述不同材料耗散阻尼效应,以及不适用于微间隙共形接触的问题,分析各种接触力模型中弹性接触力和耗散阻尼力计算方法的优缺点,提出一种普适性的圆柱内接触力分析模型。该模型将接触力描述为接触深度的显式函数,并将其适用范围有效地扩展至微间隙和低恢复系数工况。采用含间隙铰接副的曲柄-滑块机构进行动力学分析,对所提出接触力进行验证,计算结果表明:所提出的普适性接触力模型体现了微间隙时更高的接触刚度和低恢复系数时显著的阻尼效应,从而可为不同材料和间隙尺寸的间隙铰接副力学分析提供更为完备的计算模型。