轨道车辆车体磁流变弹性体吸振器的建模与仿真

以降低城市轨道交通车辆车体的垂向振动、提高乘客舒适度为目的,根据动力吸振器理论及磁流变弹性体刚度可调的特性,设计一种并联安装在车体底部的半主动式磁流变吸振器。为保证磁流变吸振器工作性能稳定,分析磁流变吸振器的磁路结构,利用多元回归分析法拟合励磁电流对磁流变弹性体工作区磁场强度的影响关系,提出励磁电流对磁场强度的控制算法。针对城轨车辆工况变化频繁、车体振动特性复杂的特点,建立对车体宽频振动适应性强的磁流变吸振器系统,研究其对车体垂向减振特性的影响,并利用Sperling指标验证了磁流变吸振器系统的减振能力。结果表明,所设计的磁流变吸振器结构紧凑且安全性高,对车下剩余空间的利用具有合理性;所建立的磁流变吸振器系统振动频带宽,可与车体始终处于谐振状态,使车辆的运行品质时刻保持在优级。论文的工作为利用磁流变弹性体的轨道车辆车体半主动式吸振器的应用提供了参考依据。     

柔性零件车削振动系统建模与实验

由于刀具进给运动致使工件系统所受切削力的位置实时改变,根据实际车削加工过程,建立柔性工件颤振动力学模型,得到工件车削时系统的时变稳定性极限图。考虑在加工过程中主轴?卡盘、顶尖?尾座对工件的影响,建立实际切削系统的主轴?卡盘?工件?顶尖有限元模型,研究工件在不同位置的刚度分布和不同支承条件下固有频率的变化规律,并开展相应的车削实验。研究结果表明：工件刚度在不同切削位置具有时变性,在中间靠近顶尖位置刚度最低;增大主轴、顶尖支承刚度可在一定程度上提高系统固有频率,改善系统动态特性。切削实验表明,柔性工件在车削状态下通常经历稳定?颤振?再稳定的变化过程,在中间靠近顶尖位置容易发生颤振,轴心轨迹发生混乱。实验结果与理论有限元模型计算结果基本吻合,该模型可用于指导实际柔性工件的车削加工。     

车轨耦合下钢轨复合吸振器的减振方法

以降低500~2 000 Hz频率范围内的钢轨垂向振动为目的,建立了包含钢轨复合吸振器的车辆?轨道垂向耦合振动模型。对比了耦合模型与轨道模型中各典型位置处的钢轨振动响应,说明了耦合模型的重要性;根据峰值频率处振动响应与频段内均方根值两个评价指标,指出了单自由度吸振器的局限性,提出了复合吸振器参数设计的一般步骤;利用振动衰减率对设计路段进行评价,验证了该设计方法的有效性。研究结果表明：考虑车辆影响,钢轨垂向振动能量峰值会产生偏移,且车速的提高会加剧振动响应;相同总质量下,单自由度吸振器对某一特定频率减振良好,而在较宽频带内,复合吸振器能达到更好的减振效果;对复合吸振器的参数设计,通过确定主要影响参数,利用遗传算法进行数值寻优,得到吸振器的最佳设计频率。本工作为钢轨复合吸振器的研究提供了重要的参考依据。     

基于轮对吸振器的城市轨道车轮减振研究

以减少城市轨道车辆的轮对垂向振动为目的,建立了包含轮对吸振器的车辆-轨道耦合模型,提出了一种新颖的采用轮对吸振器的车轮减振方法。通过对轮对吸振器曲轴反“U”字形的设计实现了吸振器可安装在轮对上的物理模型,并对轮对吸振器的参数进行理论设计,讨论了吸振器的质量比对其减振性能的影响。利用轮对垂向振动加速度及轮轨动作用力指标分析采用吸振器前后轮对的垂向振动特性,获得了轮对吸振器的减振效果;根据城市轨道交通车辆运行速度变化频繁的特点,获得了不同速度工况下吸振器的减振效果。研究结果表明：在车辆速度为80 km/h的运行条件下,轮对垂向振动峰值频率处的减振效果可达39.2%;在其他速度工况下,轮轨动作用力都被很好地抑制,并且车速越高,吸振器的减振效果越明显。因此,轮对吸振器能够有效降低轮对的垂向振动,改善轮轨相互关系,具有较好的减振效果,对于提高城市轨道车辆运行的平稳性具有一定参考价值。     

高速列车弹性车体垂向振动与悬挂参数设计

高速铁道客车车体受轨道激扰力的作用产生弹性振动,影响客车运行平稳性。为了分析车体弹性振动与车体悬挂参数关系,基于刚柔耦合动力学原理,建立了客车垂向动力学模型,根据共振理论及模态叠加原理计算了系统固有频率和响应功率谱,分析了车辆系统悬挂参数和运行参数对振动的影响。仿真发现弹性车体振动响应大于刚性车体,车体一阶垂弯振动对弹性振动的贡献最大。在满足结构条件下,适当降低一、二系悬挂垂向阻尼、一系悬挂垂向刚度可减小车体弹性共振,系统各个部件自振频率控制、车体垂向悬挂阻尼控制可实现整车模态及局部有害模态控制。     

双重钢轨吸振器对轨道系统的振动抑制研究

城市轨道交通线路在小半径曲线、加减速区段等特殊地段,具有较高的减振性能需求,附加钢轨吸振器是一种有效抑制轨道系统振动的方法。以抑制地铁特殊地段的钢轨振动为目的,建立含附加钢轨吸振器的轨道垂向动力学模型,求解钢轨的振动响应,以分析钢轨的振动形式为基础,建立评价振动大小的Pinned-Pinned振动突变量化指标与分级标准。提出了单个钢轨吸振器抑制钢轨振动的设计方法并拟合优化设计频率表达式,指出附加单个钢轨吸振器带来的不利影响,进而提出双重钢轨吸振器的设计方法。结果表明,钢轨的动柔度在900～1 300Hz发生体现为尖峰与低谷的突变现象,建立的突变指标可以用于评价钢轨的Pinned-Pinned振动的大小;单个钢轨吸振器可以有效地抑制钢轨振动,但附加的吸振器会给轨道系统带来不利影响,导致轮轨动作用力的加剧;双重钢轨吸振器因存在两个减振频率的特点,不仅可以有效地抑制钢轨振动,而且对钢轨的不利影响较小,使钢轨的振动响应更平缓。对钢轨Pinned-Pinned振动的量化评价以及钢轨吸振器的理论参数设计具有重要的参考价值。     

μ综合方法在高速列车垂向振动控制中的应用

针对高速轨道车辆簧上质量、弹簧刚度的摄动问题,利用线性分式变换LFT对车辆垂向振动模型进行不确定分析,将模型中摄动参数隔离出来,并根据性能要求选择权函数设计鲁棒μ控制器。以轨道高低不平顺作为外部激励进行仿真,其控制效果与基于名义模型设计的鲁棒H∞控制器进行对比。仿真结果表明:仅存在外部扰动时,鲁棒H∞控制器表现出更优的控制效果;外部扰动和内部参数摄动同时存在时,鲁棒H∞控制器控制效果明显恶化,鲁棒μ控制器表现相对稳定。鲁棒μ控制器在高速轨道车辆垂向振动抑制方面具有较优的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

多自由度人体垂向振动模型建立与研究

为准确模拟高速列车运行过程中人体振动情况,针对既有研究对人体各部位进行单独分析时自由度较少的限制,提出了人体坐姿九自由度垂向振动动力学模型,利用样条插值对实验值数据进行扩充并依据最小二乘原理对模型参数进行辨识,同时对模型进行振动响应分析。结果表明:考虑上下肢振动的九自由度人体垂向振动模型具有较高的准确度;人体振动情况与车体有较大差异;在相同的激励作用下,人体不同部位振动响应差异也较大,为高速列车乘坐舒适性的提高提供了相关理论参考。     

磁悬浮式动力吸振器的设计与仿真研究

设计一种新型的磁悬浮式动力吸振器,与普通的机械式吸振器相比具有无机械接触,结构简单、使用寿命长等优点。首先分析磁悬浮式动力吸振器的吸振原理并建立了磁悬浮式动力吸振系统的理论模型,然后根据主系统的特性设计与之相匹配的磁悬浮式动力吸振器,最后通过仿真验证磁悬浮式动力吸振器的减振效果。仿真结果表明:当磁悬浮式动力吸振器的固有频率与外部干扰力的频率相一致时,主系统的振动减小了78.6%,且磁悬浮式动力吸振器吸振质量的振动可以满足机械结构的要求。     

车削过程中工件的振动力学建模与分析

针对车削过程中工件受轴向移动三维切削力的动态作用,建立车削轴的振动力学模型,其中考虑被加工轴的直径和质量变化的影响。用Matlab软件对振动模型的运动方程进行数值求解,得到在不同车削条件下直径和质量随时间变化的轴的振动响应。计算结果表明,车削加工中工件直径和质量变化对工件的振动响应影响较大,载荷移动速度影响工件的振动幅度,该模型更符合实际车削轴加工过程的情况。     

空间柔性结构振动控制用压电主动构件模型与实验研究

利用压电陶瓷的逆压电效应，研制了一种空间柔性结构振动主动控制用的新型压电智能主动构件，该构件具有重量轻、输出位移大、驱动电压低、稳定性高等优点。分析了压电主动构件建模方法中存在的问题，提出了一种修正的机电耦舍导纳模型，通过数值仿真验证了该模型的正确性。结合所研制的主动构件，对主动构件的动静态特性进行了实验研究与分析，揭示了压电主动构件用于空间柔性结构振动主动控制的优良性能。     

Stable Turning of Fluoroplastic Workpieces

Russian Engineering Research - Instability of the system in the machining of fluoroplastic is investigated. The influence of the cutting conditions and preliminary workpiece preparation on the...     

Prior Vacuum Pumping in Turning Thermoplastic Workpieces

Russian Engineering Research - Experiments show that prior vacuum pumping improves the turning of thermoplastic workpieces.     

基于电磁作动器的柔性结构振动控制仿真及实验研究

针对柔性结构振动控制过程中的结构动力学精确建模问题,运用ADAMS与Matlab联合仿真分析,建立了系统的机电一体化耦合模型,利用磁悬浮技术能够实现无接触振动主动控制的特点,在Matlab/Simulink中对整个磁悬浮振动控制系统进行了结构悬浮、正弦干扰和冲击干扰等研究。研制了悬臂梁振动控制试验台,并且在试验台上对系统的性能进行了研究。     

带自制跟刀架的振动车削细长轴实验研究

细长轴的车削面临振动和让刀两大核心问题。针对振动问题,研制了拉夹顶尖,将工件受到的压应力变为拉应力,从而克服了压杆稳定极限,并且降低了产生振动的可能性。建立了一端卡盘一端拉夹顶尖装夹形式下的力学模型。针对让刀现象,研制了超声振动车削系统和自制跟刀架。超声振动车削方式通过对刀具附加高频,一定振幅的振动信号,使得车削过程中的切削力,切削热显著降低,并且有优异的抑制振动的效果。自制跟刀架通过微分头的形式实现辅助支撑作用。通过超声振动车削细长轴的实验,证明了自制拉夹顶尖、超声振动车削方式和自制跟刀架的组合在加工细长轴的有效性。     

弹性连杆机构主动控制的实验研究

实验研究了具有多个弹性杆的连杆机构的主动控制效果。在机构的弹性杆件上贴上压电陶瓷片作为驱动器，通过测量弹性杆上输出点的动态应变，确定机构动力系统的状态，实时地进行最优反馈控制。实验结果表明了这种控制方案的可行性     

发动曲轴系统扭转振动建模与实测分析

建立了发动机曲轴系统扭转振动的集总参数模型,讨论集总参数模型中各个自由度转动惯量、刚度和阻尼系数的确定方法。利用集总参数模型计算分析曲轴系统的固有频率和在气缸压力的作用下曲轴前端的扭振。实验测试了一发动机曲轴系统的扭振,并与计算结果进行了对比分析。结果表明,曲轴系统的固有频率和曲轴前端扭振的计算结果与实测结果较为一致,证明了建立的模型和模型参数确定方法的正确性。曲轴扭振的建模方法和模型参数的确定方法可用于曲轴前端扭转减振器的设计。     

超声振动车削组合系统的共振分析

对超声振动车削系统进行了合理分解 ,分析计算了各子结构 (部件 )的机械阻抗 ,然后应用机械阻抗综合法求得组合系统的共振频率 ,为在试验中寻求系统的谐振点提供了理论依据。经过计算发现 ,变幅杆的长度对系统振动频率的影响不如弯曲刀杆显著。     

自由浮动柔性双臂空间机器人系统动力学建模与抑振控制

柔性多臂空间机器人是一个高度非线性、强耦合的动力学系统。本文基于假设模态法、La-grange方程和动量守恒原理,推导了一种自由浮动柔性双臂空间机器人协调操作刚性负载闭链系统的动力学模型。针对空间柔性机械臂的弹性形变和振动问题,设计了线性二次型最优控制方法对其进行振动主动控制,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。