液体火箭发动机涡轮泵轴承支承刚度及轴向位置对转子系统临界转速的影响

临界转速是液体火箭发动机涡轮泵转子系统的主要动力特性参数之一,随着转子系统工作转速的不断提高,临界转速对保证发动机安全可靠运行至关重要。建立涡轮泵转子系统的动力学模型,计算其临界转速,分别研究泵端和涡轮端轴承支承刚度和轴向位置对临界转速的影响,为液体火箭发动机涡轮泵转子系统结构设计、诊断与维护提供理论依据。     

航空发动机转子支承系统刚度计算中的几个问题

从计算航空发动机转子系统动力特性的需要出发, 讨论了发动机中支承机匣系统、弹性支承、轴承支承等典型支承结构的径向刚度计算中的几个问题, 并准确计算得到了某支承机匣及弹性环式弹支的径向刚度.     

潜射导弹筒盖系统弹性缓冲支撑方案研究

提出了两套筒盖系统弹性缓冲支撑方案,利用有限元技术分别对两套方案的筒盖系统进行了瞬态动力学仿真,分析提取了轴承基座支反力和弹性器件的变形状况,通过对比刚性固支形式的计算结果得出:双向缓冲方案中,如缓冲件刚度较小,则轴承基座的支反力能得到明显改善;但缓冲件的变形量较大;如缓冲件刚度增大,轴承基座的支反力改善并不明显.而单向缓冲方案能明显改善轴承基座的支反力特性.     

多轴承支撑轴系的精确变形计算研究

针对传动系统中典型的多轴承支撑轴系结构,提出了轴和轴承刚度耦合建模方法以及轴系结构精确变形迭代求解方法。基于轴承几何学、接触力学理论,采用Newton-Raphson算法实现轴承接触应力和变形计算、轴承内部载荷分配计算、轴承滚动体力学平衡方程组的求解,建立轴承刚度矩阵。实现轴承与Timoshenko梁的刚度耦合,形成轴系刚度矩阵,并通过松弛迭代法求解稀疏刚度矩阵。改变轴承刚度矩阵完成迭代过程,获得系统的精确变形。通过算例,验证了该计算方法收敛快、对初值要求低,计算精度较高。     

考虑阻尼和行星传动齿轮啮合刚度的动力传动系统动态特性

基于阻尼、齿轮啮合刚度的动力传动系统动态特性研究,可以更加准确、全面获取动力传动系统的固有特性,为动力传动系统优化匹配和系统动力学参数优化设计奠定基础.基于拉格朗日方程建立考虑发动机、联轴器等部件的阻尼参数、行星传动齿轮啮合刚度扭振动力学模型.通过复模态求解,对动力传动系统固有模态(复特征值、复特征向量)的物理意义,以及阻尼对系统固有特性的影响进行了分析.创新性地提出了复模态振型的表示方法,理论计算分析证明阻尼对动力传动系统固有特性的影响不容忽视.考虑阻尼参数,可获取更加准确的动力传动系统固有特性计算结果,支撑动力传动系统开展优化匹配;动力传动系统行星排考虑齿轮啮合刚度,可提取行星排齿轮传动固有特性,为行星传动固有特性与齿轮自激励优化匹配奠定基础.考虑阻尼和齿轮啮合刚度的动力传动系统动态特性研究具有一定实用价值.     

双列角接触球轴承动刚度特性分析

为研究双列角接触球轴承动刚度特性,在双列角接触球轴承动力学分析基础上,建立双列角接触球轴承动刚度仿真分析模型。采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的算法对双列角接触球轴承动刚度模型进行求解,分析轴承结构参数和工况参数对轴承动刚度的影响。分析结果表明：沟曲率半径系数对轴承动刚度影响较小,随着内、外沟曲率半径系数的增加,径向刚度略有增大,轴向刚度和角刚度相对减小;增加钢球数有利于提高轴承动刚度;轴向预紧量较大时轴承动刚度较高,但过大的轴向预紧会使轴承寿命降低,应合理确定轴向预紧量;随转速的增大,轴承动刚度先减小后增大,且转速较低时可近似以接触刚度代替轴承动刚度,转速较高时应综合接触刚度和油膜刚度求得轴承动刚度;外载荷对轴承动刚度有较大影响,加大径向载荷和轴向载荷有利于提高轴承动刚度,随着力矩载荷的增大,轴承动刚度变化较为复杂,但整体上,呈现先减小后增大的趋势。     

闭式增压系统仿真分析

介绍一种闭式增压系统及其组成单机的工作原理,使用AMESim建立了动力学仿真模型,对不同工况下的增压系统动特性进行仿真分析,着重分析阀门弹簧力、弹性元件系统刚度和敏感元件有效面积等因素对增压系统的影响。通过与地面试验、编程增压计算的结果对比表明:增压系统仿真与试验及增压计算的结果基本吻合,动力学仿真是一种模拟增压系统动特性的有效手段。     

多约束状态下UUV推进轴系模态分析

推进轴系是无人水下航行器(UUV)动力装置的关键功能部件,具有大功率、复杂扭矩的特点,其动态特性直接影响到潜行器的水下辐射噪音。采用有限元法得到推进主轴的矩阵形式动力学方程,利用Hypermesh建立推进轴实体模型,对轴承以CELAS1弹簧单元建模。根据轴承型号计算轴承的径向刚度,并作为推进轴系模态分析弹簧单元的刚度参数。以RADIOSS在多约束条件下进行推进轴系的模态分析,获得了推进主轴的固有频率和振型。分析结果可以为推进轴系的响应分析提供重要的模态参数,同时也为结构的优化设计提供了理论依据。     

对置式凸轮发动机运动学与动力学研究

研究了对置式凸轮发动机的运动学与动力学特性,利用向量与坐标变换法分析了对置式凸轮发动机的工作曲面方程和滚轮相对滑动速度等运动学性能,分析了活塞、气以及主轴等部件的动力学特性。研究结果表明,虽然对置后发动机轴向长度有所增加,但主轴轴向力能完全平衡,主轴产生转矩大,轴承负荷小,可提高功率。从发动机力学性能特点及运动学与动力学角度分析表明,采用对置式发动机方案是完全可行的。     

汽车发动机缸体曲轴孔专用机床镗削结构设计

针对某发动机缸体,设计了专用机床的镗模结构、分级微量进给刀具、退刀机构等关键部件。把刀具、镗杆、镗套、轴承作为一个系统,利用有限元分析软件hyperworks,对在特定工况下镗杆系统的刚度进行了仿真。     

机电复合传动高线速转子-行星齿轮系统耦合振动特性

机电复合传动系统作为未来传动形式的主要发展方向,有着传递功率大,运转速度高等特点。在运行过程中转子自身由于高转速所带来的振动会与行星齿轮啮合时产生的振动相互影响,从而形成转子-行星齿轮系统耦合振动过程。建立了机电复合传动转子-行星齿轮系统耦合振动动力学模型,分析了不同转速下转子-行星齿轮系统振动特性,开展了转子-行星齿轮系统模态分析并将模态分析结果与振动特性进行了对比,通过研究转子-行星齿轮系统的振动特性,揭示了系统振动随转速升高而增大,在经过一定转速区间时振动会维持在一定水平内,随着转速继续升高,系统振动又将逐渐增大。通过研究得到了齿轮系统与驱动电机转子耦合作用下的振动特性,为机电复合传动系统高速化设计提供了理论依据。     

弹性发射系统的振动固有频率分析

通过建立弹性发射系统振动模型研究了潜艇发射系统的发射噪声问题,提出了将弹性橡胶圆盘振动简化为薄板振动的假设,对橡胶圆盘的自由振动过程及其振动固有频率进行了分析。利用已知的弹性发射系统的有关参数,通过仿真得出系统振动的基频估计,同时探讨了参数变化对弹性体振动频率的影响程度:真空条件下弹性体的自由振动基频较低;弹性体的厚度和直径与振动基频基本成线性关系,有利于弹性发射装置的尺寸设计。     

减振系统造成捷联惯性导航误差的有限元分析方法

为研究减振系统由于破坏捷联惯性导航与载体之间固联关系而造成的惯性导航测量误差,分析误差机理,提出一种基于有限元的分析方法。在有限元软件中建立带减振器的捷联惯性导航系统模型,利用轨迹发生器生成的运动参数,对载体及惯性导航系统运动过程进行仿真。仿真结束后,从有限元分析结果中提取惯性器件测量数据,经导航解算,得到减振系统造成的惯性导航误差。研究结果表明,有限元分析方法能够实现减振系统造成惯性导航误差的定量分析,使得可以从捷联惯性导航测量精度的角度进行减振系统优化设计。为研究减振系统由于破坏捷联惯性导航与载体之间固联关系而造成的惯性导航测量误差,分析误差机理,提出一种基于有限元的分析方法。在有限元软件中建立带减振器的捷联惯性导航系统模型,利用轨迹发生器生成的运动参数,对载体及惯性导航系统运动过程进行仿真。仿真结束后,从有限元分析结果中提取惯性器件测量数据,经导航解算,得到减振系统造成的惯性导航误差。研究结果表明,有限元分析方法能够实现减振系统造成惯性导航误差的定量分析,使得可以从捷联惯性导航测量精度的角度进行减振系统优化设计。     

内燃机橡胶扭振减振器特性参数检测系统

橡胶扭振减振器在中小型内燃机上应用比较普遍 ,其特性对所匹配发动机的扭振影响很大 ,目前其特性参数测试技术不能适应匹配的需求。本文介绍了一套自行研制的内燃机橡胶扭振减振器特性参数计算机自动检测分析系统 ,它基于正弦扫描法 ,实现了检测过程—数据分析—检测报告全过程的自动化。用该系统和 (B&K)测试系统对同一样件进行测试的结果表明 ,该系统能准确测定出减振器的特性参数 ,从而为减振器的质量监控和配套产品的检验提供了批量检测工具     

基于传感布置优化的履带车辆振动测试系统

针对大型结构振动测试传感布置优化问题,开发了集传感布置优化于一体的履带车辆振动测试系统。基于传感布置优化理论,提出一种惯性权值协同学习因子非线性动态调整粒子群优化算法;通过履带车辆有限元模态分析,获取节点不同阶模态振型值,依据模态置信准则开展履带车辆振动测试加速度传感布置优化计算;采用MATLAB和LabView混合编程搭建振动测试系统,开展履带车辆行进速度15 km/h的戈壁路、砂石路、铺面路以及起伏路4种典型路面谱激励下的车身振动测试试验。研究结果表明,试验测得的振动加速度最大值、最小值、均值以及均方根值与商用LabGenius振动测试软件结果基本一致,误差小于1%,验证了传感布置优化计算结果有效性及测试系统功能可行性,可为履带车辆振动测试传感优化及测试系统设计提供理论基础和实践指导。     

超声横向激励下轴向运动金刚石线锯振动切割分析

金刚石线锯由于切缝窄、柔性好而广泛应用于Si、SiC等超硬脆材料的切割过程中,而超声振动在硬脆材料加工方面具有独特的优势。将超声振动应用于线锯切割过程中,在分析轴向运动弦线振动模型的基础上,利用变量分离求解出线锯在两种不同位置超声激励下横向受迫振动位移场的函数表达式以及线锯系统自然频率的函数表达式;研究讨论了线锯系统的参数对固有频率的影响;分析了线锯临界速度以及线锯往复切割时线锯中点振幅与超声激振线锯系统参数的关系;提出了工件进给速度是影响超声振动线锯切割模式的决定因素。用多普勒激光测振仪对线锯的固有频率、线锯超声激励频率和在振动切割SiC中线锯不同点处的频率进行测定,并对线锯施加超声和不施加超声切割SiC进行了对比实验。结果表明超声振动切割能减小23%～38%的切割力,能明显改善切割表面的质量。测定和实验结果与模型分析有较好的一致性。     

基于LabVIEW 的火炮振动测试分析系统

针对在恶劣的发射环境下,各种干扰因素对火炮的传统测试系统影响较大等问题,设计一种基于LabVIEW的振动测试分析系统。采用虚拟编程软件LabVIEW,以工程振动信号采集和处理技术为基础,辅以虚拟技术和计算机技术,对虚拟火炮振动测试分析系统的构成及软件构成进行设计,并用锤击法对火炮身管进行锤击测试验证。实验结果表明:该虚拟火炮振动测试分析系统运行结果良好,具有较高的测试精度和稳定性,能降低火炮振动测试成本。     

水下航行器动力装置振动频率自动识别方法

为满足水下航行器动力装置振动试验研究对频谱分析的及时性要求,本文以分析对象振动信号的频谱特征和离散傅里叶变换的数学原理为基础,将频谱细化算法和峰值搜寻算法有机结合,构造了一种振动频率自动识别准确率高的自动频谱分析方法,并设计编制了模块化架构的程序。该方法利用频谱细化算法准确计算动力装置周期性激励源的测试频率,利用峰值搜寻算法有效提取振动信号优势成分,以筛分出的峰值频率和周期性激励理论频率的一致性程度来确定振源,通过仿真信号和工程实际振动信号进行应用分析。分析表明,该方法可明显提高试验数据的分析效率和准确性。     

弹上设备的振动设计与试验

本文介绍并分析了某型多用途海防导弹弹上灵敏设备的振动设计及地面振动试验结果。文中提出的二质量减振系统模型概念,很适用于弹上特设安装振动响应的研究;结合对单自由度有阻尼减振系统的振动传递曲线的理论分析,归纳出几种适用于飞航导弹设备振动设计的方法,其中重点介绍了高阻尼减振的作用原理及在该型号导弹上的实际应用效果。     

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。