车辆转向轮摆振原因及控制

车辆行驶时转向轮经常会发生绕前轮定位主销以一定频率和振幅左右摆振的现象，前轮摆振有诸多危害，如影响车辆行驶安全性，使前轮定位轴套及轮胎异常磨损等，因此，分析研究发生摆振的原因及防止摆振的方法是很有必要的。     

翼型非定常来流下复合运动动态失速仿真

针对直升机前飞时的动态失速问题,本文采用转捩修正的SST k-ω湍流模型和嵌套网格技术对雷诺数Re为3. 92×10~6时的直升机二维翼型SC1095进行数值仿真。以非定常来流条件下的纯俯仰运动为基础,对比分析了在耦合挥舞、摆振运动时,相位差、振幅对动态失速的影响;比较挥舞、摆振二者运动对于动态失速角的作用大小。结果表明:固定振幅条件下,挥舞和摆振运动相位差的增加会使动态失速角提前,升力系数峰值提高;固定相位角条件下,挥舞和摆振运动振幅的增加会使动态失速角延迟,升力系数峰值减小。挥舞运动对于非定常来流下俯仰运动翼型动态失速角的影响要大于摆振运动。本文计算方法和研究结果为翼型多自由度耦合运动下的动态失速行为预测提供参考。     

任意摆角单摆运动周期的一个近似公式

利用线性插值的方法，提出了在一个任意摆角条件下的单摆运动周期的近似公式.同时利用Mathematica软件，对在不同摆角下的单摆振动周期进行了精确计算，并绘制出了精确解的曲线.将推导出的近似公式与该精确解及其他近似公式进行了对比.结果表明：该近似公式的推导为解决类似问题提供了一个较好的思路，其结果与精确解也符合得很好.而且，从推导过程得出的图像中可比较直观地看出单摆作简谐振动所需的小角度条件.     

重载摆角铣头关键技术研究的体系结构

以某重型机床厂在引进、吸收国际先进技术的基础上自主研发重载摆角铣头的实际需求为背景,根据重载摆角铣头的结构和性能特点,构造了重载摆角铣头关键技术研究的体系结构.该体系结构以理论研究为基础,以实验研究为验证手段.理论分析主要包括运动分析、静力分析、动力学分析、热特性分析和热力耦合分析;实验研究主要包含模态测试、热特性实验和精度实验等.本文重点对该体系结构进行阐述,后续文章将分别对体系结构中的关键问题进行深入论述,为铣头设计提供理论与技术支持.     

汽车转向轮摆振分岔特性的数值分析

以某国产非独立悬架汽车转向轮摆振的3自由度非线性模型为例，详细讨论了汽车转向轮摆振分岔特性的数值分析过程。结果表明：在临界摆振车速处系统发生了Hopf分岔，随后出现的摆振是一种稳定的极限环振动现象，并且分岔车速和摆振幅值均与道路试验结果一致。     

具有振动支点的弹簧摆的共振分析

研究了支点沿垂直方向谐振的弹簧摆的运动，其运动由两个相互耦合的常微分方程描述。用多尺度法分析了当激励濒率Ω≈ω１，ω２时的共振行为，并分析了当ω１／ω２≈２．０时的内共振响应，发现了存在饱和现象，找到了参数共振时的不稳定区域。     

舰载特种起重机轨迹跟踪吊重防摆控制

针对舰载特种起重机系统轨迹跟踪吊重防摆控制问题,基于起重机系统串级形式的动力学模型,推广了李亚谱诺夫后推法的基本原理,提出了一种基于李亚谱诺夫后推法的轨迹跟踪吊重防摆控制算法．该方法基于反馈控制原理,利用起重机关节间的耦合作用,将吊重摆角和关节运动变量作为反馈量进行控制器的综合设计,以实现减小吊重摆角．控制系统仿真结果表明该控制方法在控制起重机机械臂各关节平稳的跟踪给定轨迹的同时,能够实现吊重在三维空间的防摆控制。     

摆角的计算

本文用Lindstedt——Poincare’的变形坐标法去计算摆角。铁摩辛柯介绍的平均加速度法和线性加速度法,需要经过多次迭代试算,才能求得在指定时刻摆角的数值。本文求得的摆角公式,可直接求值,而无需试算。     

3D刚体摆非线性动力学姿态特性研究

研究了3D刚体摆在一般情况和轴对称情况下的姿态动力学特性。通过建立3D刚体摆的动力学方程和运动学方程,利用非线性动力学的方法讨论了轴对称和非轴对称3D刚体摆的姿态运动。通过对两种情形刚体摆模型悬垂平衡位置加小摄动考察其姿态运动,可以发现在非轴对称情况下3D刚体摆出现混沌运动,在轴对称3D刚体摆情况下出现概周期运动。利用MATLAB进行仿真实验,分别得出非轴对称3D刚体摆的混沌姿态运动曲线和轴对称3D刚体摆的姿态概周期运动曲线,并分别给出庞加莱截面图。     

大型零件搬运装配的智能辅助设备防摆控制

智能辅助设备(IAD)是一种可与操作者在同一作业空间共同完成作业任务的智能机械装置.针对大型零件搬运装配过程中存在的负载摆动问题,对IAD的防摆控制进行研究,利用拉格朗日功能平衡原理建立了负载水平运动的数学模型,提出了负载防摆控制策略,分别设计了位置控制器和负载防摆控制器,并对防摆控制进行了仿真研究.研究结果表明,这种控制策略有效可行,在分别改变钢丝绳长和负载质量的情况下,小车运动能够跟踪参考位置,并且在启动加速和减速停止过程中,有效抑制了负载的摆角,使摆角快速衰减到零.该研究对于大型零件搬运装配的IAD运动控制系统的设计与实现具有实际的参考价值.     

喷管轴线、摆角等参数的红外光电探测

提出了一种基于多目视觉红外光电探测和圆锥曲面拟合的喷管轴线、摆角等参数估计方法.假定前端装有红外LED发光板和红外滤光片的4台高速相机实现了同步数据采集,且已完成标定.以红外反光标记球贴着喷管表面移动的大量三维坐标采样为基础,采用圆锥曲面拟合的方法求取喷管轴线的向量表示以及喷管圆锥曲面的虚拟顶点.通过喷管摆动的大量瞬时转轴拟合得到最小二乘意义上的摆动轴.将喷管轴线和摆动轴的公垂线与喷管轴线的交点作为摆心.喷管在摆动前后任意两时刻间的摆角可以用喷管上标记点的前后坐标到摆动轴的垂线向量的内积求得.摆角变化量除以时间间隔可得摆动角速度.摆动角速度的变化量除以时间间隔可得摆动角加速度.使用双轴摇摆-直线升降运动校准装置模拟喷管运动,摆心位移、摆角、摆动角速度和角加速度的测量误差分别为0.17mm、0.03°、0.12(°)/s、0.4(°)/s2.实验结果证明了算法的可行性.     

飞机模型俯仰-滚摆耦合复杂流场测试系统设计

为真实地模拟飞机机动飞行和分析俯仰－滚摆耦合状况下的动态气动特性和复杂流动机理，首次在风洞中实现了模拟飞机的俯仰与滚转的复合运动。使用E型架结构实现飞机模型俯仰角α的正弦运动，同时在E型架上安装交流伺服电机直接控制飞机模型的滚转角Φ；本系统采用了旋转编码器的输出脉冲来测量模型的转角，并记录下该脉冲出现的时刻，用这些数据得到飞机模型在风洞实验中滚转角的时间历程和滚转力矩特性，并用激光片光系统进行流态显示，使用这套系统得到了俯仰－滚摆耦合运动下的气动特性。分析表明，俯仰－滚摆耦合状况下进一步推迟了滚摆开始攻角，不稳定性增加，同时证明该系统满足风洞实验要求。     

非对称三线摆模型研究

三线摆是用于物体转动惯量测量的常用方法之一,现有的三线摆在应用时除了要满足小摆角条件外,还需要满足众多的对称性条件.利用带乘子的拉格朗日方程对不满足任何对称性条件的三线摆进行了研究,导出了由6个二阶常微分方程和3个代数方程组成的动力学模型.该模型可以用于估算在使用传统三线摆时由于对称性偏离而带来的转动惯量的测量误差,也为拓展三线摆的应用范围打下了理论基础.     

一种双摆角刀具结构虚轴机床的控制问题研究

针对传统单摆角刀具结构虚轴机床的加工空间较小，运动不够灵活，不能躲避奇异点等问题，提出了一种具有双摆角刀具结构的虚轴机床，考虑到这种机构在实际加工过程中出现的转轴转角过大和转轴总转角超出范围等可能性，提出了避免上述问题发生的控制算法。     

汽车转向轮摆振分岔特性的数值分析

以某国产非独立悬架汽车转向轮摆振的 3自由度非线性模型为例 ,详细讨论了汽车转向轮摆振分岔特性的数值分析过程。结果表明 :在临界摆振车速处系统发生了Hopf分岔 ,随后出现的摆振是一种稳定的极限环振动现象 ,并且分岔车速和摆振幅值均与道路试验结果一致     

可视化语言工具在机械振动摆分析中的应用

机械振动摆是分析含有悬挂形式支承的物体振动的力学模型，对悬挂物振动问题的认识和研究有重要作用，但其数学模型的解算往往较繁复。文章阐述了应用VB与Matlab语言工具相结合的途径开发机械振动摆模型解算与运动规律可视化表达软件的方法，以铰接双摆为例作了相应说明，设计和编制的程序具有控制方便，运算迅速，结果曲线可视化的特点。     

螺栓装夹作用下空间光学摆镜变形研究

针对国家天文台研制的空间太阳望远镜上的光学摆镜在螺栓装夹预应力作用下引起的变形问题,利用Zernike多项式与光学镜面畸变的对应关系,引入弹性地基计算方法建立平板变形微分方程. 运用Moore-Penrose广义逆矩阵法, 求解出置于弹性平台上的摆镜在外载荷作用下产生的所有可能变形. 根据弹性力学最小势能原理引入变分法得到外力作用下的真实变形,直接得到Seidel像差系数.将该算法应用于一个带有3个支臂的摆镜模型,计算结果仅比用接触非线性有限元法的结果小10.7%,证明了该算法有效可行.     

基于弹簧耦合的椭圆摆的仿真研究

利用Matlab研究了弹簧耦合的椭圆摆的运动。在建立适当的物理模型后,数值求解运动微分方程。着重对该模型进行了计算机仿真,并作出不同初始值下摆锤和滑块的位移随时间变化的关系曲线以及摆锤的运动轨迹,进行了必要的定性分析。为物理模型的研究提供了一种除实验、理论分析之外的极好的研究手段。     

回转激波摆杆活齿齿条传动的运动分析

介绍了回转激波摆活齿齿条传动的结构组成与传动原理，计算了摆杆活齿的摆动幅度，分析了激波器转角与摆杆摆角的关系，为齿条齿廓方程的求解以及该机构的进一步研究提供了理论基础。     

牛顿摆系统中能量衰减速率的研究

为了探究牛顿摆系统中能量衰减速率,以2019年全国大学生物理学术竞赛(CUPT)"牛顿摆"这一题目为基础,研究摆球的数量、材质和排列方式对牛顿摆衰减速率的影响。根据质量—弹簧模型用Matlab软件进行理论模拟;改变摆球的数量、半径大小、材质及排列方式等进行多种实验,用Tracker和Origin软件对实验数据进行分析,探究了牛顿摆系统中影响能量衰减速率的各种因素。研究结果表明:牛顿摆的衰减速率与摆球个数、摆球半径、拉起高度成正相关,与杨氏模量成负相关,与排列的整齐度成负相关。摆球之间的粘弹力及空气阻力是导致摆球停止的关键因素。