连续振动系统中杆的纵向振动及各种边界条件的分析

本文讨论了连续振动中的弹性元件－杆的纵向振动，并推导出杆纵向振动的方程－波动方程，而且用分离变量法和由国界条件定２解的方法求出其解，最后对不同的边界条件的杆向的纵向振动进行了总结和归纳。     

旋挖钻机钻杆纵向振动分析

视旋挖钻机钻杆为连续系统,对其纵向振动进行研究。建立两端均带有集中质量元件和弹簧元件的多级阶梯截面杆纵向振动模型,推导相邻钻杆振幅系数的传递矩阵,建立钻杆的复杂边界条件,在此基础上进行质量归一化处理,进而获得钻杆纵向振动的频率方程和正则振型。结合实例进行模态分析,并和几种简化模型的固有频率、正则振型进行对比分析。结果表明:可以将多级阶梯截面杆模型简化为等直杆模型,不建议将两端均带有集中质量元件和弹簧元件的模型简化为上端固定、下端只带有集中质量元件的模型。     

圆锥形复合变幅杆纵-扭复合振动的实现

为解决纵-扭复合振动超声加工中复合振动的实现难题,对单激励纵-扭复合振动圆锥形复合变幅杆展开研究。基于变截面杆一维纵向振动和扭转振动理论,推导出圆锥形复合变幅杆纵向振动和扭转振动的频率方程,并确定其振动特性参数。阐释了单激励下圆锥形复合变幅杆纵-扭复合振动的实现机理,并通过应用实例给予验证。理论计算、数值分析与测试结果表明,选择合适的几何结构参数,圆锥形复合变幅杆可以实现纵-扭复合振动。     

连续移动集中力作用下的梁振动分析

对连续移动集中力作用下梁的有阻尼振动进行了分析，考虑了转动惯量和剪切变形对振动的影响，基于有限差分法给出了振动方程的数值解法，所给出的数值解适用于梁的不同边界条件，利用该数值解法具体求解了一个简单边界条件问题，并以此算例分别讨论了载荷移动速度和载荷间距的变化对梁振动的影响。     

基于分段近似方法的超声雾化喷嘴振动系统设计

为解决超声雾化喷嘴振动系统某些组成段细杆无简单解析解的设计问题,提出分段近似的模拟计算方法,并对超声雾化喷嘴的振动系统进行设计。利用力电类比方法,基于常见的纵向振动变截面细杆的四端网络,通过对无简单解析解的变截面细杆进行分段近似,建立振动系统的整体传输矩阵,进而实现超声雾化喷嘴振动系统的设计分析。采用不同的模拟精度,以单段指数形、圆锥形、悬链形实心及空心半波长变幅杆和圆锥圆柱形、指数圆柱形、悬链圆柱形的实心及空心半波长复合变幅杆为例,对模拟计算结果与理论结算结果进行比较分析。对比分析表明,模拟计算结果能正确地反映理论计算数值,分段近似的模拟计算方法,可以解决无简单解析解的变截面细杆纵向振动的设计问题。利用基于四端网络传输矩阵的分段近似模拟计算方法对超声雾化喷嘴的振动系统进行设计计算,制造的超声雾化喷嘴工作正常,达到设计目标。     

超声振动系统的四端网络设计方法及其应用

从变截面杆作一维纵振动的运动方程出发，建立了机械四端网络的数学模型及传输特性方程，给出了几种常用变截面杆的四端网络传输参数。分析了超声换能器和变幅杆的频率方程及两端振速比，计算了超声手术刀振动系统的振型及应力分布。四端网络设计方法可有效地设计各种换能器。变幅杆以及由它们组合的复杂振动系统。     

连续移动集中力作用下的梁振动分析

对连续移动集中力作用下梁的有阻尼振动进行了分析,考虑了转动惯量和剪切变形对振动的影响,基于有限差分法给出了振动方程的数值解法,所给出的数值解适用于梁的不同边界条件,利用该数值解法具体求解了一个简单边界条件问题,并以此算例分别讨论了载荷移动速度和载荷间距的变化对梁振动的影响.     

基于四端网络法的超声珩齿振动系统设计

从变截面杆作一维纵振动的运动方程出发,建立机械四端网络的数学模型及传输特性方程,导出了超声珩齿复合振动系统的频率方程和放大系数计算公式。将小端接圆柱杆的复合圆锥形变幅杆与被加工齿轮组成复合振动系统,将齿轮简化为圆柱杆,采用四端网络方法,得出了复合振动系统的频率方程与放大系数公式。     

超声振动的挤滚压光整加工变幅特性分析及应用

提出了一种针对机械加工中轴类零件外圆表面加工的新型超声振动挤滚压式加工方法。介绍了超声振动挤滚压式强化的加工原理及特点;分析了该工艺的加工特性与超声换能的聚能作用;进一步从金属表面微观塑性变形机理等方面进行探索;同时利用数学模型建立变截面杆纵向振动的波动方程,推导出圆锥型复合变幅杆频率方程和放大系数的计算公式;阐述了变幅杆的变幅特性及其设计参数间相互的关系,并通过实例验证变幅杆的尺寸设计参数。结果表明,该方法能提高零件表面加工质量。     

圆锥形超声变幅杆的动力学理论分析

用微元法建立圆锥形超声变幅杆纵向振动的波动方程,用分离变量法和连续振动体的边界条件求解超越波动方程,得到圆锥形超声变幅杆放大系数与变幅杆的大小端直径之比、长度以及外激频率3个变量之间的数学表达式。为研究变幅杆的放大系数与变幅杆的大小端直径之比、长度以及外激频率的关系,依次把3个变量中的两个变量设为常量,对另外一个变量进行抽样,计算变幅杆的放大系数。通过Matlab对超声变幅杆放大系数的样本计算数据进行曲线拟合,定性分析了圆锥形超声变幅杆放大系数随变幅杆大小端直径之比、长度、外激振动频率变化的关系。     

带式输送机平衡锤的振动分析

建立了带式输送机系统的简化模型,考虑驱动滚筒刚体运动与胶带弹性运动的耦合,导出了该系统纵向振动的动力学方程,确定了合理的边界条件.以神府矿区某矿主平峒胶带机为例,对起、制动过程中平衡锤的振动特性作了数值计算,并进行了结果分析,计算结果与实测数据基本相符.     

基于振动分析的柱塞式计量泵设计研究

在凸轮推杆机构中,不合适的转速的凸轮将使推杆产生振动。通过计算等效刚度将某型号计量泵的凸轮推杆机构转化为二自由度振动模型,并且采用具有针对性的方法解微分方程,逐步求出柱塞杆的实际纵向位移。当凸轮轮廓为摆线形式时,分析凸轮转速对柱塞杆实际位移、速度、加速度的影响。结果表明,分析的方法是合理可行的,并且推导出了杆长与振动的计算公式,可用于指导设计。     

超声波扭转振动镗孔装置设计

根据分离型振动切削原理设计了一种振动频率为20·7kHz、振幅为15μm的扭转振动装置。该装置由两个纵向换能器、两个纵向变幅杆、一个扭转变幅杆和支座组成,使用时将其安装在车床上,可对精密深孔进行超声振动镗削。     

超声变幅杆的模态分析

根据变截面杆纵向振动的波动方程,推导了悬链形超声变幅杆的频率方程,应用有限元法对变幅杆进行了模态分析,得到了共振频率、横向振动频率、位移节点和放大系数等重要参数。与理论计算值的比较表明,有限元法获得了很高的精度。     

超声波扭转振动铰孔装置

基于分离型振动切削原理,设计了一种振动频率为20.7KHz、振幅为15μm的扭转振动装置。该装置由两个纵向换能器、两个纵向变幅杆、一个扭转变幅杆和支座组成,使用时将其安装在车床上,可完成对精密小深孔的超声振动铰削。     

Delta并联机器人弹性振动控制

采用有限元理论建立Delta并联机器人弹性动力学模型,将弹性振动引起的位置和方向误差看作是对名义运动的摄动,得出动平台位形误差与结点位移的关系方程,作为评定机构运动精度的依据。在柔性构件上粘附阻尼层,消耗系统振动能量,抑制杆的横向振动,对杆的纵向振动采用压电作动器进行主动控制,兼顾响应与控制能量实现最优控制。实例显示,对机构综合采用以上两种振动抑制措施,可以将机构的振动水平控制在很低的水平。     

带式输送机输送带纵向振动与稳定性分析

根据Kelvin-Voigt黏弹性理论,建立具有稳定运行速度的带式输送机输送带纵向振动微分方程,采用微分求积法离散振动方程及边界条件,得到含运送速度和质量变化函数的带式输送机纵向振动特征方程,求解得到不同条件下带式输送机纵向振动无量纲复频率随无量纲运送速度之间的关系。结果表明,在均匀质量分布情况下,带式输送机发生第2阶、第3阶颤振失稳;但是,在非均匀质量分布情况下,带式输送机分别发生第1阶、第2阶和第3阶、第4阶的颤振失稳。该结论为带式输送机的稳定运行提供了一定的理论基础。     

超声纵—扭振动铣削系统的研制

研究了超声声学系统,斜槽式变幅杆形成纵—扭振动的基本原理,对变幅杆的振动形式进行仿真,对超声纵扭振动装置系统进行了研制和测试。试验结果表明:斜槽式变幅杆能有效地将纵向振动转化为纵—扭振动。研制的超声纵扭振动系统匹配特性好,振动稳定性高,能够满足加工要求。     

深孔钻削中钻杆扭转振动模型的建立及求解

利用钻杆的几何方程、运动平衡方程和本构方程,根据深孔钻削中钻杆所受载荷特性,借助弹性杆理论,建立了钻杆扭转振动的动力学模型,并采用分离变量法求得了钻杆扭转振动扭转角的表达式。在给定初始条件和边界条件的情况下,可以得到钻杆扭振运动的固有频率和主振型。与已有研究进行对比,得出深孔加工中钻头与工件相互作用以及切削液对钻杆扭振的影响不可忽略。为进一步弄清钻杆动力学性能,以及设计合理的扭振动力减振器并进行各项参数优化,奠定了理论基础。     

超声振动车削系统中纵向变幅杆的结构设计

在对超声振动车削试验系统的纵向变幅杆进行理论分析的基础上 ,设计了可与换能器可靠共振的指数型纵向变幅杆。