汽车后雨刮器齿轮连杆机构非线性动态性能分析

齿侧间隙、外部动态激励等为控制参数,利用 MATLAB/SIMULINK 对连杆齿轮非线性动力学模型进行数值 仿真。结果表明,随着齿侧间隙不断增大,系统由 2 周期响应过渡到 4 周期响应,系统动载荷幅值先减小后增大, 机构系统也趋于不平稳状态;随着输入转矩不断增大,系统由 2 周期响应逐渐过渡到混沌,系统动载荷幅值增大, 当输入转矩过大时,机构系统变为混沌状态。由此在控制齿侧间隙、外部动态激励在某一范围,能有效的控制齿 轮系统的非线性振动响应。该研究成果为齿轮连杆机构设计制造和安装以及参数优化提供了理论支撑。     

复合行星齿轮传动系统非线性动力学建模与振动特性

为了深入研究复合行星轮系的非线性特性,采用集中质量法建立了一种考虑时变啮合刚度、齿侧间隙和齿轮副综合啮合误差的复合行星齿轮系统的非线性动力学模型.通过引入相对啮合位移、无量纲时间尺寸和激励频率对非线性动力学模型进行了无量纲处理,消除了系统的刚体位移.基于变步长Gill积分法编写了计算程序,求解了非线性微分方程组的动态响应.最后,综合运用时间历程图、相图、Poincaré映射和功率谱对各类响应进行了比较和分析,研究了系统在不同无量纲激励频率激励时所表现单周期、拟周期、多周期和混沌的非线性特性,结果发现系统蕴含了丰富的非线性特性,存在着拟周期通过锁相进入混沌的途径.     

星型齿轮传动系统的非线性动力学分析

建立了星型齿轮传动系统的间隙型非线性动力学模型,考虑了齿轮副的啮合综合误差,齿轮的啮合间隙和时变啮合刚度。并用数值解法对系统的动力学微分方程进行求解,获得了星型齿轮传动在外扭矩作用下受齿轮副传动误差激励的非线性稳态强迫响应。以一个具有3个星轮的四自由度星型齿轮传动为例,对系统的非线性动态响应做了分析,利用时间历程、相平面、Poincar(?)映射以及 Fourier频谱阐述了多自由度间隙型非线性星型齿轮传动系统的简谐、非谐单周期、次谐波、准周期和混沌响应的动力学特性。     

气流激振力作用下转子的非线性特性研究

建立汽轮机低压转子系统的动力学模型,利用数值积分法和Poincare映射法对其进行非线性特性研究,得出转子系统的分岔图、Poincare映射图和最大Lyapunov指数图.分析随转速变化和径向密封间隙对转子动力学行为的影响.结果表明：在转速变化时,系统经过周期运动后进入混沌状态,最后又回到一周期状态.在径向密封间隙变化时,转子经概周期运动后进入混沌状态.     

机构及机械传动系统的非线性动力学研究综述

介绍了机构和机械传动系统非线性动力学的特点,研究方法以及引起非线性的因素。对连杆机构,齿轮机构,行星齿轮机构,带传动,以及农机具和其它一些机械领域的非线性动力学模型进行了讨论,探讨了在这些机械系统中可能出现的复杂运动,如亚谐周期运动和混沌等。     

机构及机械传动系统的非线性动力学研究综述

介绍了机构和机械传动系统非线性动力学的特点 ,研究方法以及引起非线性的因素。对连杆机构 ,齿轮机构 ,行星齿轮机构 ,带传动 ,以及农机具和其它一些机械领域的非线性动力学模型进行了讨论 ,探讨了在这些机械系统中可能出现的复杂运动 ,如亚谐周期运动和混沌等。     

两级齿轮减速器非线性振动特性研究

为研究齿轮减速器中齿隙等非线性因素对系统振动特性的影响,建立了包含多齿隙的两级直齿轮减速器的8自由度非线性动力学模型.以一个两级齿轮减速器为例,利用数值方法对建立的非线性微分方程进行了求解,获得了不同参数条件下齿轮副及支撑轴振动响应中的吸引子共存现象,包括简谐与次谐吸引子共存、拟周期与简谐和次谐吸引子共存、简谐与次谐和非简谐吸引子共存、非简谐与混沌吸引子共存、混沌吸引子共存等,并分析了齿轮副的工作状态.结果表明,齿隙等非线性因素使系统的振动具有了丰富的非线性特性,且对齿轮副分离和冲击有很大影响.     

正交面齿轮传动系统分岔特性

为了研究面齿轮传动的非线性动力学分岔特性,建立了包含支承、齿侧间隙、时变啮合刚度、综合误差、阻尼和外激励等参数的系统弯-扭耦合动力学模型,并使用PNF(Poincaré-Newton-Floquet)方法对系统进行了求解.计算结果表明:当时变啮合刚度幅值系数从0.4增加到0.5时,系统会由倍周期分岔进入混沌;当啮合阻尼...     

非线性悬挂对Cooperrider转向架蛇行特性的影响

以Cooperrider转向架为研究对象,分析二系悬挂横向非线性弹簧对系统Hopf分岔的影响情况。对转向架非线性动力学模型进行数值分析的结果表明具有硬特性的非线性弹簧会降低蛇行运动幅值。不仅如此,非线性弹簧会在一定程度上延迟混沌运动、倍周期运动等非线性现象的出现。因此,为了减少轮轨磨耗,提高转向架的运行品质,可在二系悬挂横向处设置具有硬特性的非线性弹簧。     

非线性油膜力作用双跨转子系统动力学特性研究

依据非线性转子动力学理论,建立了符合实际情况的非线性油膜力作用下双跨轴承-转子系统的动力学模型,利用数值模拟分析了非线性油膜力对转子系统耦合故障响应的影响,研究了在不同工况下系统的分岔与混沌运动,得到了非线性响应的时域波形图、轴心轨迹图和幅值谱图,分析了系统的周期运动、拟周期运动以及混沌运动等复杂的运动形式及其演变过程,发现了该系统丰富的非线性行为。     

齿面摩擦激励对面齿轮传动系统 振动特性的影响

以正交面齿轮传动系统为研究对象,建立了考虑齿面摩擦激励的面齿轮传动系统非线性动力学模型,基于4~5阶的自适应变步长的龙格库塔法对该模型进行数值仿真求解,结合分岔图、时间历程图、poincare图等分析齿面摩擦系数对系统的振动特性的影响,并研究不同参数对系统响应发生倍周期分岔时摩擦系数临界点的影响。结果表明:系统响应随齿面摩擦系数的增大依次呈现出单周期简谐响应、倍周期次谐响应、混沌响应;面齿轮齿宽和圆柱齿轮驱动扭矩越大,系统响应发生倍周期分岔时的摩擦系数临界点数值越大,且随着齿宽和驱动扭矩的增大,其摩擦系数临界点变化曲线斜率越小,驱动扭矩对其变化曲线斜率较齿宽影响大;面齿轮齿数和系统齿侧间隙越大,系统响应发生倍周期分岔时的摩擦系数临界点数值越小,其摩擦系数临界点变化曲线斜率随面齿轮齿数增大而减小,而齿侧间隙对其变化曲线斜率基本没有影响。     

端部约束悬臂输流管道的非线性动力学特性

针对悬臂端受线性弹簧支承和扭转弹簧约束的约束悬臂输流管道,采用分岔图、相平面图、Poincare截面和Lyapunov指数等非线性振动的数值仿真方法,研究其在自激-参数激励-外激励联合激励作用下的非线性动力学特性,分析系统出现周期和混沌运动响应的参数条件,揭示其通向混沌的途径,探寻各参数对输流管道振动特性的影响规律和各参数之间的相互制约关系.数值仿真结果表明,管道系统随质量比、端部约束刚度和管道粘弹性系数的不同,分别呈现周期、概周期、阵发性和混沌运动多种响应形式,系统通过倍周期分岔或阵发性进入混沌,通过倍周期倒分岔脱离混沌.     

耦合玻色-爱因斯坦凝聚系统中的混沌动力学

研究了处在双势阱中的耦合玻色-爱因斯坦凝聚系统的混沌动力学特性.通过理论分析,探讨了原子数差的Melnikov混沌振荡.当系统处于非混沌区域时,数值计算表明,随着调制频率的减小,系统由多周期状态进入混沌状态;系统在某些时段出现混沌宏观量子自囚禁.     

非线性粘弹性杆纵向激励下的混沌行为

本文基于Melnikov法对非线性粘弹性杆纵向激励下的动力学行为进行研究.首先,利用RitzGalerkin原理将杆纵振时的动力控制方程转化为非线性微分方程—Duffing振子方程;然后,通过Melnikov函数得到系统进入混沌的阈值.为了研究外部激励与混沌运动之间的关系,进行了一系列的数值计算,得到了以外激振幅为分岔参数的分岔图、X-T关系曲线图、X-X相平面图、庞加莱映射图以及对应的功率谱,从而具体描述了系统的动力学行为.研究表明:非线性粘弹性杆在纵振时由定常运动通过倍周期分岔进入到了混沌运动,其本构方程中的二次非线性项对系统的非线性动力响应影响较大;系统的混沌阈值随外激振幅的不断增大而逐渐减小.     

CVT行星齿轮系统动力学特性研究

以某型汽车CVT行星齿轮系统为研究对象,基于非线性接触理论及Recur Dyn多体动力学软件建立了行星齿轮系统多体动力学模型。针对不同工况下行星齿轮系统可视化研究,分析了行星轮系在啮合过程中动态接触力及变化规律,验证了转速与交变载荷的周期性关系是影响轮齿正确啮合的关键因素。仿真分析表明,对于建立的行星齿轮系统可客观显示出各零部件动态特性,其仿真值与理论值相吻合,该研究成果可为齿轮的振动与冲击进一步分析提供一种切实可行的动力学基础。     

一类带有庇护区的单种群生物模型的动力学分析

研究了一类带有庇护区的单种群生物模型,并分析了模型的动力学行为。数值模拟结果表明,在这一新的单种群生物模型中不仅存在倍周期分岔、Hopf分岔和混沌等非线性动力学经常遇到的动力学行为,而且系统还可以从周期-1运动状态直接进入周期-4运动状态等非常规分岔。同时,还研究了在ε很小时系统的动力学行为,研究结果表明此时系统关于y的分岔图只是反映了x在整个迭代过程中的均值。此外,本文还研究了模型在某些参数下多吸引子共存的现象。     

Dynamics Response and Non-linear Characteristics Analysis of Complex Planar 2-DOF Mechanism with Revolute Clearances

二自由度含回转间隙九杆机构的动力学响应及非线性特性分析

陈修龙 潘鹏

（山东科技大学 机械电子工程学院,山东 青岛,266590）

创新点说明：

现有研究主要集中在单间隙的单自由度机构上,而考虑多间隙多自由度的机构研究较少,本文以含双间隙具有两个自由度的新型九杆机构为对象,该机构中的三角板处于摆杆位置,其承载能力较大,可作为多连杆压力机的主体机构,对此机构进行了系统的动态响应研究,分析了机构在不同间隙位置、间隙值和间隙数下的动态响应;当前针对机构混沌现象的研究较少,本文也着重研究了转动副间隙处的混沌现象,分析了其非线性特性,并利用相图和庞加莱映射图对其混沌现象进行了识别,给出了不同间隙值和驱动速度下的分岔图。

研究目的：

由于制造、装配误差和磨损等原因,机构中必然存在间隙,降低了机构的使用寿命和工作精度,对平面机构的动态响应有很大影响。通过本文研究可较准确地预测含间隙九杆机构的动力学特性,为机构的间隙设计、混沌控制和可靠性设计奠定基础。

研究方法：

首先,采用L-N模型建立了机构的法向接触力模型,利用改进的库仑摩擦模型建立了机构的切向摩擦模型,利用拉格朗日方程建立了多间隙平面机构的动力学方程。然后,利用MATLAB软件分析了含多间隙九杆机构在不同间隙数、不同间隙值和不同位置下的动力学特性。最后,利用庞加莱映射和分岔图研究了机构在不同间隙值和不同驱动速度下的非线性动力学特性。

研究结果：

随着间隙值的增大,含多间隙九杆机构的动态响应峰值和振动频率增大,间隙处的轴心轨迹变得更加混乱,机构的输出精度降低。随着间隙数的增加,机构的动态响应峰值和振动频率增大,输出精度降低。随着间隙值的增大,机构的运动由周期状态变为混沌状态。随着驱动速度的增大,机构的混沌现象更加明显。

结论：

1）采用L-N模型建立机构的法向接触力模型,利用改进的库仑摩擦模型建立机构的切向摩擦模型。通过拉格朗日乘子法,建立了改进的动力学模型。

2）分析不同间隙位置、间隙值和间隙数对机构动态响应的影响。不同位置间隙对机构动态响应的影响不同。随着间隙值的增大,机构的动态响应峰值和振动频率增大,间隙处的轴轨迹变得更加混乱,机构的输出精度降低。随着间隙数的增加,机构的动态响应峰值和振动频率增大,输出精度降低。其为机构间隙的选择和设计提供了可靠的依据。

3） 研究不同间隙和驱动速度对间隙接头处非线性特性的影响。利用相图和庞加莱映射图分析机构中的混沌现象,得到不同间隙值和不同驱动速度下的分岔图。结果表明,随着间隙值的增大,机构的运动由周期状态变为混沌状态。合理的间隙值有利于机构的稳定。随着驱动速度的提高,机构的混沌现象更加明显。因此,适当降低驱动速度也有利于提高机构的稳定性。

关键词：平面连杆机构;转动间隙;动态响应;非线性特性;混沌现象

     

基于PVDF的压电悬臂梁非线性动力学分析

针对传统非线性悬臂梁压电俘能器所采用的PZT压电材料具有一定脆性而导致在大变形过程中容易脆裂的问题,采用了塑性较好的PVDF作为压电能量采集器的压电材料,利用二维非线性欧拉-伯努利梁理论和哈密尔顿变分原理建立系统的非线性动力学方程。采用谐波平衡法给出了谐波响应的解析解,数值分析了激励频率和激励幅值等对系统非线性振动特性的影响。通过电路仿真进一步分析系统在不同的非线性振动状态下的不同电路回收特性。结果表明:大幅周期运动可以极大地提高系统的能量收集频带和能量收集效率,而混沌状态下产生的交流电流无法被稳定地整流并收集。     

黏弹性传动带的横向非线性动力学特性

为了研究黏弹性传动带的横向非线性动力学特性,建立了黏弹性传动带在三维空间的横向非线性动力学方程,综合应用多尺度法和Galerkin离散法进行摄动分析,并得到了平均方程,数值模拟结果表明,黏弹性传动带系统存在周期和混沌运动。     

含随机间隙的齿轮非线性系统的全局分析

齿轮非线性系统的初值特性对其最终的运动状态有重要的影响。由于系统中的齿侧间隙的大小是随机分布的．因此在建立含随机间隙和时变啮合刚度的齿轮系统动力学模型的基础上。研究了分析系统非线性随机动力特性的全局初值特性的方法。把系统所在的状态空间转化为胞空间后。用胞的中心点的初值特性来近似表示整个胞的初值特性。齿轮随机非线性系统的胞映射过程是一Markov过程，由映射得到的胞序列构成Markov链，采用Monte-Carlo方法计算出系统的转移概率矩阵。通过研究吸引胞之间的转移概率，得到系统的最终运动形式。最后用随机模拟的数值方法对计算结果进行了验证。证明了该方法的有效性。