轻载低速滚动轴承摩擦力矩测试仪的设计

根据刚体定轴转动定律，结合光电传感器和单片机的测量技术，设计了满足通常物理实验条件下的轻载低速滚动轴承摩擦力矩测试仪。该测试仪不仅可用于研究滚动轴承摩擦力矩的规律，还可用于其他受转动摩擦力矩影响的实验数据精确测量。     

稳定转台摩擦参数的测量及其对稳定精度的影响

提出一种测量由力矩电机驱动的稳定转台摩擦参数的方法.通过对转台自由减速过程速度曲线的拟合,以及电机启动过程电流的测量,可以得到最大静摩擦力矩、库仑摩擦力矩、粘滞摩擦系数和转动惯量.建立了稳定转台摩擦的仿真模型.针对一个单轴稳定转台进行的仿真和实验结果表明,在扰动换向时产生的稳定误差尖峰由扰动换向时的阶跃摩擦干扰力矩产生.仿真获得了和实验一致的精度结果.对进一步提高稳定精度的方法进行了分析.     

基于小波的二维转动装置优化设计与摩擦试验研究

针对地面对接仿真试验台对二维转动装置的要求,对多种方案分析后,设计了一种抗弯件式结构形式的二维转动装置,它能满足质量轻、刚度强度大和摩擦力矩小的要求。利用基于小波的约束随机方向法对该装置进行了优化设计,这种优化方法不仅提高了优化速度,而且克服了传统约束随机方向法不易求得全局最优解的缺点,优化后其质量降低了30%。随后对该装置的摩擦力矩进行了测试,主动仿真试验台二维转动装置最大摩擦力矩5.6N·m,被动仿真试验台二维转动装置最大摩擦力矩1.325N·m。说明抗弯件式二维转动装置是一种比较合理的结构,为仿真试验台真实的模拟对接过程奠定了基础。     

高精度转台速度稳定性研究

针对摩擦力矩对高精度转台速度稳定性能的影响,考虑到转台系统的实际工作情况,本文提出了一种基于变结构的双闭环控制方法.该方法根据变结构控制的不变性特点,采用指数趋近律规则,构造了基于变结构的双闭环控制方式.通过比对传统双闭环控制和基于变结构的双闭环控制在转台系统低速转动时的仿真分析及实验结果,表明本文提出的基于变结构的双...     

测量物体转动惯量的新方法研究

利用刚体绕定轴转动的动能定理,在建立了单轴气浮台绕定轴转动的转动惯量与时间关系的基础上,提出了一种基于单轴气浮台利用能量衰减测量物体转动惯量的新方法。通过理论推导得出了测量物体转动惯量的实验计算式,并进行了实验验证,实验测量结果与理论计算结果的相对误差均在±0.5%以内。     

高精度转台摩擦力矩补偿控制器设计与仿真

针对高精度转台在低速运行时,由于摩擦力矩的作用,跟踪精度会受到很大的影响的实际情况,本文提出将Stribeck摩擦力矩模型应用于高精度转台系统,并设计控制器,可以在线的对摩擦力矩进行辨识和补偿.该方法根据摩擦力矩模型的特点,采用前馈+积分反馈设计控制器.并采用Lyaponov函数和拉萨尔一般不变性原理分析了系统的稳定性,证明在一定的条件下,可以实现渐进稳定跟踪.实验结果表明,控制器对非线性摩擦力矩具有补偿作用.     

基于单轴气浮台的角动量输出测量方法

星载转动部件的角动量输出测量是卫星姿态控制系统设计的必要环节,该文介绍了一种利用单轴气浮平台测量转动部件角动量输出的系统和方法。通过对系统转动惯量和角速度的测量,得到转动部件输出角动量的大小及变化,最后以实例形式给出测试步骤、数据处理方法、测试结果及精度分析。与直接测量法相比,该方法测试设备简单,测量精度高,测量误差小于5%,尤其对具有多转动单元、多自由度转动部件的耦合测量优势明显,具有较高的工程应用价值。     

管磨机主轴承采用滚动轴承的技术研发

理论和实践证明滑动轴承的摩擦系数在0．04左右，每台磨机在正常转动时需要克服滑动轴承较大的摩擦阻力矩，其消耗的电机功率占配套电机功率的7—12％左右，功率消耗大，为此，大胆地着手研究采用滚动轴承代替老式磨机滑动轴承。在滚动轴承取代滑动轴承后，发现轴承的结构形状及造价不适应，为了解决轴承的规格大、轮幅宽，润滑比较困难，定期检修清洗轴承不方便，轴承组件有一件损坏就需要换整套轴承等问题。而达到造价低又非常实用之目的，研制了LMGU下半环外套圈双列调心滚动轴承。     

基于nRF24E01的卫星三轴半物理仿真系统研究

针对利用反作用飞轮作为执行机构的微小卫星姿态控制系统单轴气浮台半物理仿真缺乏仿真实物的全面性问题,研究基于nRF24E01无线RS232串行通信模块的多单轴气浮转台联动运行、Matlab XPC实时仿真技术、星载计算机及反作用飞轮和光纤陀螺物理实物的卫星姿态控制系统三轴气浮台半物理仿真的方案设计;利用该仿真系统对以反作用飞轮为主要执行机构的卫星偏置动量三轴稳态控制模式进行了半物理仿真验证。仿真结果表明:半物理仿真平台工作效果良好,能够实现偏置动量三轴稳态控制算例的仿真过程,并观测到三轴敏感器和执行器的联动运行效果,验证了半物理仿真系统方案设计合理、可靠。     

加载参数对TiN涂层摩擦磨损行为的影响

TiN薄膜广泛应用于低速轴承、钟表齿轮等环境中,而微载、低速条件下TiN薄膜的摩擦学特性是其重要服役性能之一.采用球盘式干滑动摩擦磨损试验机,研究了多弧离子镀TiN薄膜在微载、低速条件下的摩擦磨损特性.研究表明:在本试验范围内,薄膜的摩擦系数随着载荷的增加而升高,磨盘转速和转动半径对摩擦系数基本没有影响;载荷、磨盘转速的升高缩短了材料的磨合时间,而转动半径的增加延长了磨合距离.磨损以对磨钢球的犁削磨损为主,磨损体积随转动半径的增加而增加.     

复合材料在传动过程中的摩擦磨损行为

采用化学气相渗透法(CVI)制备了二维碳纤维增强碳化硅(C/SiC)陶瓷基复合材料. 基于耦合应力等效模拟系统的开发, 采用摩擦扭矩的变化表征传动过程的摩擦磨损性能. 研究了以传动为背景的高载荷、低转速摩擦磨损行为及机理. C/SiC复合材料以其较低的摩擦扭矩、低的磨损率特别是在高载荷下的较小变形验证了良好的耐磨特性以及承载能力. 相同条件下其磨损率只有Ti合金的1/10～1/20. 低转速下磨损机理以磨粒磨损为主, 高载荷没有引起表面热裂纹.     

Thermal effect on DWCNTs as rotational bearings

We have investigated the rotational motion and dynamic friction in a molecular bearing composed of double-walled carbon nanotubes (DWCNTs) using molecular dynamics simulations. The main study was on thermal effects due to the rotational friction. The diameters of the bearings varied between 6?and 16???for the inner shafts, and between 12?and 20???for the outer sleeves. The rotation velocity varied from 0.05?rotations?ps(-1) to 0.25?rotations?ps(-1). The simulations show that the energy dissipation, and hence the temperature of the system, increases linearly with rotation time. The value of energy dissipation is around 0.59?meV/atom per rotation at ω = 0.05?rotations?ps(-1) for a (15, 0)@(23, 0) bearing. Correspondingly, the average friction force is around 1.75 × 10(-5)?nN/atom. The dependence of the energy dissipation on the rotation velocity, the interwall distance, and the contact area of the DWCNT is also discussed. It was observed that the energy dissipation becomes lowest when the interwall distance of the DWCNT bearing reaches about 0.34?nm, the equilibrium distance of the Lennard-Jones (L-J) potential. This low energy dissipation suggests that the DWCNT can be a good candidate for a wearless rotational bearing, which supports the previous studies.     

Onset of vorticity in a rotating annulus of helium II

We present measurements of the critical angular velocity for the onset of vorticity in a rotating annulus. The measurements of the critical velocity were made over a temperature range from 1.5 to 2.165 K, and are consistently lower than theoretical predictions by about 20%. Nor do our results agree within experimental uncertainty with previous measurements of the critical velocity in an annulus. It appears that the discrepancies can be explained by the presence and growth of high concentrations of residual vorticity which prevent the system from achieving the lowest free energy state. We find that vorticity perpendicular to the axis of rotation grows as the angular velocity is increased and that the axial mutual friction coefficientB″ is 0.     

自由衰减曲线的全谱拟合及其在高精度内耗测量中的应用

基于Bevington方法对自由衰减曲线进行全谱拟合,并应用于多功能内耗仪自由衰减模式下的高精度内耗测量中。内耗稳定性研究表明：采用该方法测量精度可达±7×10^-6,比振幅法提高近一个量级。特别是在高阻尼情况下,全谱拟合方法得到的内耗测量值精确度相对较高。     

新型涡轮式气启动马达的结构设计

针对工程车辆使用特点和发动机的配置需求,设计了一种新型涡轮式气启动马达,通过对单向器、齿轮推进装置以及连接装置等进行结构创新,避免了顶齿现象发生,且它具有体积小、强度高、传动可靠、寿命长以及小齿轮拆换方便等优点。动力总成设计采用双级冲击式涡轮转子,由2个定子和2个转子组成气道,提高了气体动能利用率。传动总成设计是在现有棘轮式单向器基础上加以改进,采用滚动摩擦和轴承支承结构,使得空气通过气路接口推动活塞轴向移动,减少了零件个数及摩擦。减速总成设计采用行星减速器,可实现极低速运转,同时具有质量轻、体积小、转矩和过载能力大、摩擦少且结构简单等优点。对该马达进行现场试验测试,试验结果表明,该结构与汽车发动机更为匹配,更能满足发动机启动要求,使机动车发动机顺利启动;其适应气源条件更宽,在无补气条件下可实现车辆多次启动,使得车辆气启动更为可靠。该新型气启动马达为发动机启动提供了一种选择,也对国内气动马达的发展起到了促进作用。     

可控震源重锤-活塞杆动态行为规律与扰动控制研究

针对工程应用中可控震源振动器扰动量大、信噪比低等问题,结合重锤运动轨迹检测试验,通过理论计算与数值模拟,开展了重锤-活塞杆动态行为规律研究;在此基础上,开展振动器扰动控制研究,提出竖直进油方式振动器,与横向进油时的结果开展对比仿真分析,并进行竖直进油振动器扰动试验验证。结果表明:横向进油方式下,重锤受绕z轴的转动力矩作用且活塞杆存在变形,导致重锤上某点的运动轨迹为空间曲线,增大了振动器的扰动量,因此,横向进油方式是导致振动器扰动大的直接原因;竖直进油方式下,重锤不再受转动力矩影响且活塞杆变形得到极大改善,有效降低了振动器扰动量。研究结果对改善输出信号品质、提高输出信号分辨率具有重要的工程意义,建议在振动器的设计中采用竖直进油方式。     

轮胎横向花纹沟噪声影响因素的剖析

运用Abaqus对具有横向花纹沟的轮胎滚动进行有限元分析,提取不同速度、气压、载荷、摩擦系数条件下的轮胎花纹沟表面在轮胎接地过程中位移-时间的变形曲线。为分析横向花纹沟的泵吸噪声,建立单个横向花纹沟及其周围的空气域有限元模型,在沟表面加载位移-时间变形曲线,利用FSI方法分析速度、气压、载荷、摩擦系数等使用因素对横向花纹沟泵吸噪声的影响。结果表明：泵吸噪声随着速度和载荷的增大而增大;气压变化均会使泵吸噪声增大;而摩擦系数对泵吸噪声影响不明显。验证FSI方法分析轮胎泵吸噪声是可行的,对后续低噪声轮胎使用和花纹设计具有一定的指导作用。     

Upper-bound analysis of axi-symmetric forward spiral extrusion

An axi-symmetric forward spiral extrusion process, AFSE, has been analyzed using the principle of the virtual work rate. Based on an existing kinematically admissible velocity field, an upper bound solution has been developed for the new forming process. The solution also provides estimation of the die reaction torque during the process. AFSE experiments were conducted with lead specimens in order to verify the upper-bound solution. A reasonable agreement between experimental results and the upper bound solution was observed. The upper bound analysis indicated that both deformation in a small zone next to the velocity discontinuity plane and the frictional power constitute the most significant parts of the consumed power, respectively, during AFSE. As a result, reduction in friction will lead to a dramatic decrease in the total forming force in AFSE while maintaining a circumferentially slippage free flow of material during the process. It was shown that by increasing the die helix angle above a critical value, the rate of growth in the die reaction torque and extrusion load with the helix angle increases dramatically.