电液伺服系统非线性振动机理及试验研究

电液伺服系统是非线性动力学系统,在工作过程中容易出现非线性振动、噪声、冲击和爬行等异常现象,而且诱因不易确定,严重影响系统的稳定性。根据非线性动力学原理,建立电液伺服系统的非线性动力学模型。通过理论研究,探索非线性液压弹簧力和非线性摩擦力等非线性因素对系统动力学特性的影响规律。指出非线性液压弹簧力作用可以用Duffing方程描述,非线性摩擦力作用可以用Van Der Pol方程描述。用研究非线性动力学系统的有效方法:时间历程、频闪采样、功率谱等,对实测信号进行深入分析,多方位揭示电液伺服系统非线性振动的机理及诱因。结果表明,非线性液压弹簧力引起的"跳跃现象"和非线性摩擦力引起的极限环型振荡的共同作用是导致系统发生非线性振动的一个主要诱因,值得关注。     

液压挖掘臂关节伺服系统非线性动态特征研究

为有效分析挖掘臂关节伺服控制系统,提高控制精度,通过机理建模分析了系统存在的非线性特性——比例阀死区、阀控非对称液压缸动态特性不对称特性、液压缸非线性摩擦力、非线性液压弹簧力及挖掘臂关节非线性动力学。通过实验验证了系统中各项非线性特性对其控制性能的影响。结果表明,以上几种非线性特性对系统动态响应均存在不利影响。     

液压缸运动的非线性动态特征

根据非线性动力学的观点,通过理论分析和试验验证,研究非线性弹簧力和非线性摩擦力对液压缸动态特性的作用。得出三种不同节流调速回路工况下液体弹簧刚度随位移变化规律,发现不同工况各自呈现出软弹簧特性或硬弹簧特性。提出非线性弹簧力作用可以用有阻尼的Duffing方程描述,非线性摩擦力作用可以用Van Der Pol方程描述,非线性弹簧力和非线性摩擦力耦合作用可以用Lienard方程描述。指出液压缸低速爬行原因是在特定工况下软弹簧特性引起的“跳跃现象”和非线性摩擦力引起的自激振动共同作用的结果。方程的解在不同工作条件下具有不同的形态,说明液压缸非线性动态特性复杂多变。     

非线性拉削力对键槽拉床液压系统输出特性的影响研究

针对拉削过程中动态拉削负载对液压系统输出特性的繁杂影响问题,对卧式键槽拉削系统进行了研究。首先,基于非线性拉削负载模型和拉削主油缸动力学模型,提出了拉削过程中的耦合动力学模型;然后,分别利用理论计算及系统实验,对拉床液压系统在非线性负载扰动下的实际输出力波形进行了研究。实验分析结果表明:动态拉削力的非线性特征主要由参与切削的齿数波动造成;拉削液压系统的输出非线性特性主要由动态拉削力影响主油缸容腔压力变化率和活塞运动特性造成;实际拉削系统设计必须增大液压系统的相对刚度,以降低动态拉削力所引起的液压系统波动。     

交变载荷下液压缸非线性动态特性的数值分析方法

针对交变载荷作用下的液压缸动力学特性,进行了数值仿真分析研究。首先,阐述了液压弹簧刚度非线性变化引起的软硬弹簧现象,以及时变摩擦力随速度变化呈现出负阻尼特征的产生机理,指出二者耦合作用是造成液压缸出现非线性动态特性的根本原因;之后,采用数值方法离散时间域步长,基于Taylor展开法确定摩擦阻尼,通过迭代求解非线性微分方程,获得活塞的速度、位移等性能参数曲线;最后,通过具体算例,采用MATLAB软件对交变载荷作用下液压缸的动态特性进行数值仿真分析。仿真结果表明,所提方法与实测出现的时域波形复杂、尖峰繁多等现象相符,可以较好地模拟液压缸的非线性运动规律,能够对工程实际提供指导。     

电液伺服系统非线性振动诱因探究

根据非线性动力学原理,建立电液伺服系统的非线性动力学模型,探索非线性弹簧力和非线性摩擦力等非线性因素对伺服系统运动特征的影响规律。通过理论研究,指出非线性弹簧力和非线性摩擦力的耦合作用特征可以用Duffing-Van Der Pol方程描述。通过数值试验分析,发现系统外加激振力、阻尼系数和弹簧力非线性项系数的大小影响系统的运动状态,当三者参数变化时系统可能做极限环型振荡、倍周期运动和混沌运动。     

非线性接触模型在多间隙机构混沌分析中的应用

分析了含间隙运动副副元素的碰撞分离过程,指出线性弹簧阻尼模型不能满足接触边界条件并产生力突变;采用符合接触边界条件的非线性弹簧阻尼模型描述碰撞分离过程,并通过实例分析了模型积分求解方法;建立了多间隙曲柄摇杆机构的动力学模型,对含间隙机构的非线性特性进行了分析和讨论,说明多间隙机构动力学行为中存在混沌现象。     

非线性裂纹转子密封系统的耦合振动分析

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的密封中的气流激振力将显著增大。本文针对裂纹转子密封系统进行了研究。应用Muszynska非线性密封力模型,建立了在密封中的气流激振力作用下的裂纹转子系统耦合动力学方程,分析了在非线性密封力作用下的裂纹转子运动特性,并着重讨论了迷宫密封的物理和结构参数对裂纹转子运动特性的影响。研究结果表明,系统具有非常丰富的非线性动力学行为,密封中的气流激振力对裂纹转子的周期运动有明显的抑制作用,密封结构的各主要参数对系统稳定性有很大影响,故可以通过调整密封参数来改善系统的动态稳定性,这为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供了理论依据。     

高速冷轧机辊系非线性动力学模型及控制参数优化

综合运用轧制过程动态轧制力模型、轧机系统分段非线性弹性力模型和分段非线性摩擦力模型,建立了考虑非线性因素耦合的高速冷轧机辊系动力学模型,采用平均法求解幅频响应方程,研究了轧机系统主要参数对轧机垂直振动的影响。分析结果表明：动态轧制力一次项刚度越小,轧机系统固有频率越大;动态轧制力三次项刚度不为零时,轧机系统出现明显跳跃现象;非线性弹性力起主导作用时,易发生跳跃现象;非线性摩擦力越大,轧机系统振动幅值越小,分段特性减弱;外扰力幅值越大,振动幅值越大,振动越剧烈;线性阻尼越大,振动幅值越小且减小幅度越缓慢。     

含间隙连杆机构非线性行为研究

分析了间隙铰接触的特点，指出线性弹簧阻尼模型不能满足接触边界条件并产生力突变；采用符合接触边界条件的非线性弹簧阻尼模型描述碰撞分离过程，建立了含间隙曲柄摇杆机构的动力学模型，对含间隙机构的非线性特性进行了分析和讨论，说明含间隙机构动力学行为中存在混沌现象。     

非线性刚度转子系统主共振解析分析

研究具有非线性刚度转子系统的主共振特性。用平均法求得非线性转子系统的平均方程、频率响应方程和主共振频率响应曲线，得到该转子系统幅频曲线的拐弯、跳跃和滞后现象，并给出系统的稳定性特征方程，为分析非线性转子系统运动特性提供理论依据。     

直动型溢流阀非线性动力学行为研究

针对溢流阀阀芯震颤导致液压系统产生非线性振动问题,建立了溢流阀非线性动力学模型,利用MATLAB/Simulink进行了数值仿真。研究了受自身结构参数和外部主要因素影响下溢流阀的非线性动力学行为。研究结果表明,对溢流阀非线性动力学行为进行研究能够发现系统参数对溢流阀动态特性的影响规律,对优化溢流阀的结构参数、提高溢流阀运行的稳定性、防止液压系统产生自激振荡有重要的理论指导意义和工程实际意义。     

基于分数阶阻尼的超磁致伸缩致动器非线性动力学研究

为进一步揭示超磁致伸缩致动器(Giant magnetostrictive actuator, GMA)系统非线性运动过程中的内在机理和动力学特征,基于分数阶微积分理论,将GMA动力学系统模型拓展至分数阶,建立含有分数阶阻尼的非线性GMA系统动力学方程,基于平均法分析系统主共振,得到系统的幅频响应方程;使用幂级数方法求解系统的数值解,通过Matlab数值模拟分析不同激励幅值和阻尼阶次对GMA系统的影响机理,从定性和定量的角度研究系统的分岔和混沌运动现象。结果表明：激励幅值和阻尼阶次对系统的幅频特性有显著影响;阻尼阶次对系统的分岔和混沌行为影响较大;不同阻尼阶次下由激励幅值变化引起系统的动力学行为相似但混沌区域不同。该研究有助于更好地了解GMA系统动力学特性,对工程实践中控制GMA系统稳定运行提供新的视角。     

压力测试平台在燃料泵送系统中的应用

针对燃料泵送系统存在的水击压力过大、气液分离不足以及汽蚀等问题，采用压力传感器和数字信号采集系统建立燃料泵送系统压力测试平台。根据测得的压力信号，对燃料枪关闭瞬间流量、管长、溢流阀调定压力以及主阀弹簧刚度对水击效应引起的峰值压力的影响进行研究，并通过频率分析方法和小波分析方法较精确地获得系统的气液分离值和临界汽蚀压力点。该测试平台不仅能实时可靠地对系统压力进行定量诊断与识别，同时还可以为燃料泵送系统的性能优化提供依据。     

软式非线性同步振动沉桩系统的动力学分析

对软式非线性同步振动沉桩系统进行动力学特性研究。首先,建立同步振动沉桩系统的软式非线性振动模型,采用一次近似解的幅频特性方程判定系统周期解稳定性问题;然后,利用选取的参数分析系统幅频特性关系,并且根据幅频特性曲线确定系统多解处的稳定解问题,以及讨论沉桩系统参数(激振频率、土的刚度和阻尼、激振器的偏心距等)对系统动力学特性的影响;最后,基于Matlab/Simulink采用四阶龙格-库塔法运算程序进行数值仿真确定系统周期解稳定性。通过理论和仿真系统地分析了系统周期解的稳定性特性,以及系统各参数对系统周期解的影响。     

油膜失稳故障的非线性特征分析

以多自由度转子系统为对象，运用模态降阶和变步长的Newmark积分方法分析了油膜力分别按短轴承理论和长轴承理论计算时的非线性振动特征，同时分析了转子不平衡量的大小和转速对轴颈振动的涡动轨迹、频谱及其稳定性的影响。     

燃料电池轿车动力传动系统非线性动态特性仿真分析

某燃料电池轿车在加速起动与回馈制动时会发生明显的纵向冲击抖振现象.针对这一问题,建立包含电动机、电动机轴、减速器/差速器总成、左右半轴、左右车轮/车身七个子模块,考虑减速器齿轮齿侧间隙与啮合刚度特性以及轮胎-地面摩擦特性的非线性动力传动系统动态模型.运用Matlab/Simulink软件对起步加速与回馈制动工况下的整车与动力传动系统的动态响应进行了仿真预测.仿真结果表明,燃料电池轿车动力传动系统会在电动机工作转矩发生突变时产生动力传动系统的扭转振动现象和整车的纵向抖振现象,齿侧间隙会引起齿轮的拍击现象并加剧动力传动系统的动载荷.研究成果能够合理解释燃料电池轿车纵向抖振的机理,可以为燃料电池轿车等电动汽车的动力传动系统的动态匹配设计提供理论方法.     

橡胶隔振器非线性分数导数动力学模型研究

以飞机辅助动力装置(APU)橡胶隔振器为研究对象,分析了线性分数导数模型的局限性,提出了橡胶隔振器在冲击激励下的非线性分数导数动力学模型。研究了该动力学模型数值求解方法,得到较为合理的结果。同时,讨论各个参数对冲击激励下APU橡胶隔振器衰减速率和响应特性的影响,可用于分析带隔振器系统的响应,为橡胶隔振器设计提供理论基础。与传统的动力学模型相比,该模型能用较少的参数准确描述APU隔振器在冲击激励下的动态特性。     

铰接车橡胶弹簧悬挂系统非线性特性建模分析

橡胶弹簧悬挂系统结构简单减振性能良好,在非公路车辆、大型载重车辆和工程车辆中有广阔的应用前景.对铰接式自卸车悬挂系统进行了研究,对前悬沙漏式橡胶弹簧、后悬的复合橡胶弹簧等进行静、动态实验及分析,在试验的基础上,基于有限元方法对橡胶弹簧的非线性刚度特性进行理论建模与分析,并分析橡胶弹簧结构参数对其刚度特性的影响.对其非线...     

松动对碰摩转子-轴承系统非线性特性的影响研究

在同时考虑轴承油膜力和碰摩发生时转子与定子之间的相对滑动速度对非线性摩擦力的影响基础上,构造了含有松动和碰摩故障转子系统的动力学模型,对转子 轴承系统由松动和碰摩耦合故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究,发现该类系统在运行过程中存在周期运动、拟周期运动和混沌运动等丰富的非线性现象,研究结果为转子 轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供了理论参考。