端曲面齿轮传动系统的非线性动态特性

为了研究端曲面齿轮传动系统的非线性动态特性以及参数对系统动态特性的影响，建立了端曲面齿轮系统的非线性动力学模型；选取无量纲啮合频率为控制参数，通过分岔图、相图、时间历程图、Poincaré映射图，研究了系统的动力学特性。研究表明，系统经跳跃分岔由无冲击状态转迁为单边冲击状态，随后经连续的倍化分岔通向混沌运动；当增大综合传动误差或减小转矩时，系统无冲击状态区域逐渐收缩，跳跃分岔值和倍化分岔值发生超前，使系统提前发生跳跃现象；无冲击—单边冲击的转迁方式发生改变，亚谐运动区域逐渐扩展并发生前移，系统运动类型增多，运动周期数增大，混沌运动区域逐渐扩大，系统稳定性下降。     

含参激多自由度轧机传动系统非线性动力学特性

建立含参激多自由度轧机传动系统非线性扭振动力学模型,通过坐标变换将非线性方程组解耦成独立方程,应用Melnikov函数法给出谐波周期扰动力矩下系统出现混沌运动的条件。以某厂1780轧机传动系统为实际算例,将其简化成4自由度非线性扭振模型,通过理论分析和数值仿真对系统在电机扰动力矩、非线性刚度以及非线性阻尼影响下的分岔行为和混沌运动进行研究。运用分岔图、最大Lyapunov指数方法、相轨迹和Poincaré截面图对系统的全局动力学特性进行分析。结果表明,电机扰动力矩、非线性刚度以及非线性阻尼在一定范围变化时系统由周期倍化分岔、准周期运动直至混沌运动,同时出现间歇混沌现象。通过分析揭示了非线性扭振系统存在着复杂的分岔结构和混沌运动,为深入研究轧机传动系统非线性动力学行为的全局性态提供参考。     

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。     

盾构机多级行星轮系非线性动态特性研究

为揭示盾构机驱动刀盘的三级行星传动的主减速器系统的非线性动力学行为,建立了考虑行星数、齿侧间隙和动载荷的纯扭转耦合非线性动力学模型。推导啮合点处的各零件间的相对位移,建立系统微分方程组,对微分方程组进行坐标变换,并进行无量纲化处理,然后利用变步长四阶龙格库塔法对无量纲化微分方程组进行求解,获得传动机构的相图、庞加莱图,通过改变激励幅值和啮合刚度,分析参数变化对系统非线性动态特性的影响。结果表明,随着激励幅值的增加,系统由稳定的单周期运动状态进入二周期运动状态,然后经多周期运动进入混沌运动;随着啮合刚度的增加,系统由混沌运动状态进入多周期运动状态,最后稳定于单周期运动状态;增大啮合刚度ks3,以及减小激励幅值,均能提高系统的稳定性。     

单自由度车辆悬挂系统非线性振动特性研究

对非线性弹簧与阻尼共同作用下的单自由度车辆悬挂系统进行振动特性研究.在研究中,建立单自由度非线性系统动力学模型,利用Melnikov方法分析悬挂系统发生混沌的临界条件,求出悬挂系统发生斯梅尔马蹄意义下混沌时的轨道激励幅值阈值,同时分析非线性刚度、悬挂阻尼等参数对悬挂系统混沌区域的影响.在进行单自由度车辆悬挂系统参数设计...     

混合轮系扭转非线性振动建模与分岔特性分析

考虑齿轮副间的时变刚度、齿侧间隙及综合传递误差等因素,建立了风力发电机行星轮系-平行轴混合轮系的齿轮-转子系统扭转非线性振动模型;推导出了系统的量纲一化动力学方程,采用数值积分法对方程进行求解,得到了系统的非线性动态响应结果。综合运用分岔图、位移-映像图、功率谱线图研究了系统转速、啮合阻尼和齿侧间隙对系统分岔特性的影响。结果发现,系统在低速重载工况下具有复杂的非线性动力学特性;系统随转速的变化出现了单周期运动、拟周期运动和混沌等多种运动状态,系统通过Hopf分岔、阵发性激变途径进入混沌运动;阻尼过小将会导致系统的稳态运动由短周期运动向复杂的混沌运动转变。齿侧间隙是影响系统分岔特性的重要因素。     

含冲击不平衡悬置转子系统的非线性动力学特性分析

建立了一个含冲击不平衡悬置转子系统的力学模型,并推导出系统的无量纲运动方程,采用四阶Runge-Kutta法对此模型进行了数值计算,综合运用分岔图、轴心轨迹图、Poincaré截面图、轴心位移时间历程图、最大力矩图和占空比图研究系统的动力学行为,辨识出了转子的冲击次数、所受最大力矩和冲击时间的占比,并分析了转速比和刚度系数的变化对该系统的非线性动力学特性的影响。分析结果表明：在中速阶段的一定参数域下系统呈现混沌运动,在其他参数域下系统趋于较为稳定的周期运动;随着刚度系数的增大,系统的混沌运动区域和最大力矩增加,系统的稳定性降低。     

高速滚动轴承-转子系统非线性动力特性分析

综合考虑各种非线性因素(油膜、径向游隙和非线性轴承力等),建立了高速滚动轴承—转子系统非线性动力学方程,基于Runge-Kutta算法对其方程进行求解,得出系统在不同参数下的分岔图、相图、轴心轨迹图、Poincaré映射图和频谱图,同时得出阻尼、转速共同影响下系统的非线性振动位移变化规律。结果表明:系统振动周期随转速增大依次递增或依次递减,不发生激变。系统的非线性振动同时存在参数振动、强迫振动和两者耦合振动。小阻尼时系统出现混沌现象,系统不稳定,而大阻尼可以抑制系统的非线性振动,系统发生激变,系统较稳定。选择合理的阻尼和速度工况参数,可有效地改善系统的稳定状态。     

金属橡胶非线性隔振系统混沌特性

对金属橡胶非线性隔振系统的混沌特性进行了研究。推导了系统振动的状态方程,计算了系统的Lyapunov指数,并根据给定的参数绘制了系统的时间历程图、相轨迹图,证明了系统存在混沌运动。通过系统响应频谱图的分析,说明了金属橡胶非线性混沌振动在线谱控制中的重要作用。用数值方法分析了激励参数与隔振器参数对金属橡胶隔振系统动力学特性的影响,依据系统随各参数变化的分岔图,指出了系统产生混沌运动时各参数的取值范围,从而得到了金属橡胶非线性隔振系统产生混沌振动时各参数选取的一般方法,为金属橡胶非线性隔振系统的混沌特性应用打下了基础。     

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。     

风浪激励下的两栖车辆非线性横摇动力学研究

采用单自由度系统研究了两栖车辆在规则波浪和风载荷激励下的非线性横摇动力学,建立了考虑非线性阻尼和非线性恢复力矩的非线性横摇动力学方程。非线性横摇动力学方程对应的哈密尔顿函数表明,当只有波浪扰动力矩作用时,非线性横摇运动是对称的;当有风载荷作用时,两栖车辆的非线性横摇运动不在对称。采用梅尔尼科夫法给出了激励幅值的阈值范围。最后,采用四阶龙格库塔法对两栖车辆的非线性横摇运动方程在不同的外载荷参数下进行数值积分。结果表明,两栖车辆横摇在风浪联合作用下表现出明显的非线性特性。     

机车转子系统的非线性动力学分析

随着机车速度的提高,对其运行安全和稳定性提出更高要求。为研究机车轮对转子系统的动力学特性,在考虑弹性支撑、齿轮时变刚度等复合非线性因素影响下,基于哈密尔顿最小势能原理建立非线性连续-质量转子系统的动力学模型。在此基础上,对系统进行无量纲化,求解系统振形函数及固有振动频率。利用多尺度法求取非线性转子系统的渐进解,分析系统支撑刚度、阻尼及其齿轮时变刚度参数作用下,转子的主共振稳态幅频响应。研究表明:复杂边界条件下,齿轮的位置将直接影响模态幅值。轮轨激励的变化,对系统低频幅值影响较大、高频较小。轮轨激励达到临界值时,系统出现饱和共振,其后轮轨激励的变化,将不再影响系统的幅值。齿轮冲击刚度增加,转子系统位移显著增大。研究结果为机车轮对转子系统的动态特性分析和故障诊断奠定了一定的基础。     

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。     

风浪激励下的两栖车辆非线性横摇动力学研究（英文）

采用单自由度系统研究了两栖车辆在规则波浪和风载荷激励下的非线性横摇动力学,建立了考虑非线性阻尼和非线性恢复力矩的非线性横摇动力学方程。非线性横摇动力学方程对应的哈密尔顿函数表明,当只有波浪扰动力矩作用时,非线性横摇运动是对称的;当有风载荷作用时,两栖车辆的非线性横摇运动不在对称。采用梅尔尼科夫法给出了激励幅值的阈值范围。最后,采用四阶龙格库塔法对两栖车辆的非线性横摇运动方程在不同的外载荷参数下进行数值积分。结果表明,两栖车辆横摇在风浪联合作用下表现出明显的非线性特性。     

超磁致伸缩驱动器磁滞非线性动力学研究

超磁致伸缩驱动器(Giantmagnetostrictiveactuator,GMA)输入电流与输出位移之间存在着磁滞非线性关系。为精确控制GMA输出位移的稳定性,通过分析GMA的工作原理,基于非线性压磁方程、Jiles-Atherton(J-A)磁滞非线性模型、二次畴转模型和GMA结构动力学原理,建立了GMA磁滞非线性动力学系统的方程;应用多尺度法分析该系统的主共振,得到该系统幅频响应曲线方程;使用Matlab数值仿真分析GMA系统中不同等效阻尼系数、激励磁场强度、预应力、三次刚度项系数与输出响应幅值之间映射规律;通过改变激振力参数值的大小,绘制GMA系统的时域波形、相轨迹图、Poincaré图和幅值谱图,采用4阶Runge-Kutta法求解并绘制GMA系统的响应随激振力变化分岔图。研究结果表明:在给定GMA参数的条件下,在碟簧和激励线圈的作用下,GMA具有"跳跃"和磁滞现象;GMA系统在一定参数下存在着混沌现象。     

GMA非线性振动系统混沌特性研究

针对超磁致伸缩驱动器非线性振动系统的混沌特性问题,对该系统的响应随激励频率、激励力参数变化进行了研究。在分析GMA工作原理的基础上,建立了GMA非线性振动系统的数学模型,给出了该系统的振动方程;利用Matlab软件进行了数值仿真分析,通过求解GMA非线性振动系统的响应随激励频率、激励力参数变化分岔图,确定了该系统产生混沌时激励频率、激励力参数的取值范围;采用4阶Runge-Kutta法绘制了GMA非线性振动系统的位移时间历程图、相图、Poincaré映射图、幅值谱图;使用ADAMS软件对位移时间历程曲线进行了实验仿真验证对比。研究结果表明:GMA非线性振动系统具有混沌特性;通过对该系统的混沌特性研究,得到的结论为该系统的混沌特性应用提供了理论依据和技术支持。     

基于增量谐波平衡法的星型齿轮传动非线性动力学分析

建立了两级星型齿轮传动系统的非线性动力学分析模型,模型中考虑了系统的综合啮合误差、时变啮合刚度以及齿侧间隙。推导了多自由度多间隙系统的增量谐波平衡法计算公式,利用上述方法求解了系统非线性微分方程组,得到了两级星型齿轮传动的非线性频响特性。分析了阻尼系数、时变啮合刚度以及误差等参数对系统动态特性的影响。分析结果表明:间隙会使两级星型齿轮传动系统中出现多值解及跳跃现象的典型非线性特征;增大系统阻尼系数可以抑制系统的共振幅值;增大时变刚度幅值使得齿轮副传动误差的幅值增大;增大激励误差的幅值,使得系统各构件的振动幅值增大;多级星型齿轮传动系统有着比单级传动更丰富的非线性动态特性。     

艏摇运动下船用转子系统的非线性动力学特性

考虑艏摇运动,基于短轴承油膜力理论建立了船用转子?轴承系统的动力学模型,理论分析显示系统运动微分方程具有较强的几何非线性。受到艏摇运动影响,转子会相对轴瓦产生偏转,受到非线性油膜力矩等多种作用力。采用数值方法,分析了艏摇运动影响下转子的非线性动力学特性及其相对轴瓦产生的偏转运动,研究了艏摇幅值及频率比对转子运动的影响。结果表明：当转速较低时,转子相对轴瓦产生的偏转较大;当转速较高时,艏摇使得转子能够进入混沌运动状态。转子振幅及其相对轴瓦的偏转随着艏摇幅值的增大而增大。随着频率比的减小,艏摇运动对转子影响逐渐减弱。     

基于Simulink轮边二级减速系统动力学特性分析

以电动轮矿用自卸车二级轮边减速器为研究对象,对行星齿轮传动系统中的非线性因素进行分析。运用集中质量法建立纯扭转非线性动力学模型,并在推导构件相对位移基础上,运用牛顿力学方程得到运动微分方程,选取合适的坐标变换,获得系统的非线性统一微分方程,并采用刚体位移消除法,获得方程的无量纲数学模型。基于Simulink搭建二级减速系统非线性模型,结果表明:齿侧间隙、时变啮合刚度和综合啮合误差的存在使系统出现跳跃现象等典型非线性特征。齿侧间隙在车辆载荷较小时,是影响系统动力学特性的主要因素,而当载荷较大时,其对系统的动态特性影响很小;啮合刚度不能改变系统的冲击特性;齿轮副的传动误差最大幅值随着系统阻尼系数的增大逐渐减小,达到一定值时,其振动幅值的跳跃现象则消失。采用试验对理论分析进行验证,表明理论分析的准确性,可作为设计参考依据。     

柔性支承的滑动轴承-刚性转子系统动力学特性分析

综合考虑滑动轴承油膜力支撑、柔性支承受外部激励等非线性因素的影响,建立一个两端柔性支承的刚性转子模型,运用4阶变步长Runge-Kutta算法对系统的动力学行为进行数值仿真,得到了刚性转子系统在不同外部激励幅值下随转速变化时的位移分岔图,以及特定参数下的相图、Poincaré映射图,直观揭示了系统的动力学特性.结果表明,中低速阶段,系统随着转速的提升出现了混沌、多周期、概周期、单周期等复杂动力学行为;在中速和高速阶段,系统主要是多周期和混沌运动的相互转迁,以及阵发性混沌运动现象的出现.外激励幅值的增大,会使得系统容易形成概周期运动,并导致轴颈-轴瓦处油膜力的增大.