在低频振动作用下Q235A钢的拉伸变形行为

利用振动拉伸试验机对Q235A钢在不同频率、不同激振力下进行了振动拉伸试验,研究了频率和激振力对该钢平均载荷和屈服强度的影响。结果表明:与常规拉伸相比,振动拉伸时试验钢的平均载荷和屈服强度均减小,表现出明显的体积效应;随激振力的增大,试验钢的屈服强度和在不同变形阶段的平均载荷均呈线性减小;随频率的减小,试验钢的屈服强度和在不同变形阶段的平均载荷先增大后减小,在90Hz时达到最大。     

新型变量径向柱塞泵配流轴模态分析

机械振动与流体振动是径向柱塞泵中两种常见的振动类型。配流轴及变量机构的振动、由转子偏心与不平衡所产生的振动都为机械振动;由径向柱塞泵的压力冲击和固有流量脉动所引起的振动则为流体振动。对各激振源及其激振频率进行了详细介绍,并分析了其对径向柱塞泵的性能影响。     

仿冲击振动压实的试验研究

利用自主设计的仿冲击振动压实装置,进行了大量的对比性试验。分析了压路机频率、振幅和行进速度等参数对压实效果的影响,确定了仿冲击振动压路机参数的取值范围。试验结果表明:仿冲击振动压实可以在有限的压实遍数下使土壤面层、深层压实度分别达到91.7%和87%;振幅对压实效果的影响比频率更为明显;激振频率在9 Hz~20 Hz、振幅在3 mm~6 mm范围内较为合理。样机产生了明显的冲击压实效应,适于土壤深层压实。     

基于钻头-岩石碰撞的激振冲击系统的非线性动力学研究

为了提升旋转冲击钻井过程中轴向冲击的辅助破岩效果,设计了一套用于测试钻头与岩石之间激振碰撞的试验装置,通过对钻头的激振频率、激振振幅和施加的静态压力3项可控参数的调节,研究了该激振冲击系统的动力学行为演化规律,且试验测试结果与数值模拟结果具有很好的一致性。通过进一步的分岔分析和相平面分析发现,由于激振冲击系统具有典型的接触非线性结构,其动态响应也呈现出复杂的非线性特征,钻头在与岩石发生激振碰撞后,主要保持单周期的振动状态,但随着控制参数的变化,钻头与岩石之间在一个激励周期内的碰撞次数会不断改变;此外,钻头的振动状态还会经由倍周期分岔转变为双周期振动,但最终又会经由逆倍周期分岔或者折叠分岔重新回到单周期振动状态。由于钻头的振动状态直接决定了其轴向冲击力的大小,因而会影响其破岩效率;因此,为了获得破岩效率最高的一周期一次碰撞的钻头振动状态,应该采用较高的激振频率和振幅,但应该避免较高的静态压力,因为它将触发钻头的颤振,反而降低其破岩效率。     

新型电液激振试验台的高频特性研究

电液激振试验台是在振动机架上安装电液激振器,由激振器产生激振力,作用在实验对象的某一局部区域,使其产生强迫振动。该文根据液压马达的大功率、大扭矩的特点,提出了一种由马达驱动高频激振阀的新型电液激振试验台研究方法。该方法主要是通过液压马达对2D激振阀阀芯的旋转进行驱动,采用流量阀控制进入马达的流量达到控制阀芯转速的目的。应用流体动力学和系统动力学理论建立电液激振试验台数学模型,对建立的试验台进行实验研究,同时测得液压缸活塞输出的激振力波形。实验表明:该试验台可以大幅度地提高激振频率,达到1200Hz以上的激振频率,激振输出波形近似为一正弦波。马达驱动2D阀的新型电液激振试验台是提高液压振动的激振频率的有效途径。     

智能化振动压路机动力学建模及参数优化

为了能够使智能化振动压路机在不同的压实阶段下进行最有效的压实作业,通过建立连耦工况下"振动轮-土体"四自由度动力学模型,分析得到了不同工作参数与振动轮及机架位移之间的关系,采用计算得到的模拟参数进行优化,得到了压实度最大且不引起跳振时的激振频率和激振角度,为振动压路机在各压实阶段下参数的优选提供数值依据。数据表明:随着土体状况的变化,压路机的激振频率保持在土体2阶固有频率的1.29~1.39倍范围内作业时,土体压实度达到最大值。     

智能化振动压路机动力学建模及参数优化

为了能够使智能化振动压路机在不同的压实阶段下进行最有效的压实作业,通过建立连耦工况下"振动轮-土体"四自由度动力学模型,分析得到了不同工作参数与振动轮及机架位移之间的关系,采用计算得到的模拟参数进行优化,得到了压实度最大且不引起跳振时的激振频率和激振角度,为振动压路机在各压实阶段下参数的优选提供数值依据。数据表明:随着土体状况的变化,压路机的激振频率保持在土体2阶固有频率的1.29~1.39倍范围内作业时,土体压实度达到最大值。     

一种三自由度全柔性并联微动激振台的设计

根据工程多维振动模拟的需要,设计了一种非对称全柔性3-RRRP微动并联激振台机构。在普通非对称3-RRRP并联机构基础上,将机构中的普通关节全柔性化,形成新型全柔性微动并联机构,在全柔性并联机构的主动件处施加单自由度的压电陶瓷激振器,设计出全柔性的多维微动激振台,经理论分析,发现该振动台具有三平移的微振动模拟输出。最后,对之进行了ADAMS软件仿真模拟,模拟结果显示,此种全柔性多维微动激振台可以以单层结构实现不同方向单自由度的平动振动模拟,也可以实现多维(二自由度或三自由度)微动振动的模拟输出,且激振输入与振动输出运动学完全解耦,具有相同的振动规律与振动频率,容易控制。     

悬臂梁受迫振动的频谱分析

对几种不同尺寸悬壁梁，用不同激振频率激振，采取幅值谱分析的方法，在不同工况下，对大量振动信号进行分析处理和研究，总结出实际钢梁构件处于不同激振频率下的振动特点，情况虽然很复杂，但出现共振、谐共振及其他复杂振动的规律是明显的。     

电流变材料抑振机构动态性能测试与分析

电流变材料在振动控制中表现出优良的阻尼抗振性能,但由于电流变材料在振动结构中随振动幅度、振动频率和施加电场强度的变化,其动态性能表现出明显的差异,使控制模型难于准确制定。通过对含有电流变材料的抑振机构进行动态性能测试试验,获取在不同电场强度和不同激振频率下的迟滞曲线,并结合所建立的迟滞曲线数学模型将电流变材料在结构振动控制中所表现出来的动态性能分为牛顿粘性液体、屈服前弹性体、屈服前粘弹体、非线性体和屈服后粘性体,同时,分析了电流变材料不同动态特性出现的条件及其对整个结构动态性能的影响。这种试验分析方法为有效制定电流变抑振机构的控制策略提供了科学依据。     

数控弧齿铣齿机的切削动力学研究

以一台数控弧齿铣齿机为例，分析了机床结构及其受力特点，结果表明，切削分力的大小和方向在从切入到切出的过程中变化很大，造成了铣齿过程的不稳定。通过测量刀具和工件间相对激振的频率响应曲线，分析出机床结构存在两个薄弱模态对应的模态频率。试验模态分析和机床结构有限元计算均验证了结构薄弱模态的存在，并得到了相应的振型特点。谐响应分析表明，机床每一切齿走刀过程的切入和切出期间，不同大小和方向的切削力激发了机床结构相应的薄弱模态。机床的自激振动试验验证了谐响应分析的结果，并得到了稳定的切削区间。     

Development of a programmable vibration cutting tool for diamond turning of hardened mold steels

There are two drawbacks in the performance of the resonant vibration cutting tools currently available. One is that the vibration frequency cannot be changed arbitrarily and the other is that the cutting force is low. It is impossible to turn mirror plates with many kinds of materials using these resonant vibration cutting tools because they cannot match the desirable turning speeds that correspond to the machined materials and the vibration frequency needs to be increased or decreased to obtain the desired surface roughness. Resonant vibration cutting tools do not allow the vibration frequency to be set arbitrarily. The small cutting force of these tools also causes some difficulties in diamond turning of metals other than soft metals such as aluminum and copper. In this research, we developed a vibration cutting tool that can generate two-dimensional vibration shapes without distortion by placing two piezoelectric actuators at right angles. This tool can machine the many kinds of mirror plates with different materials to the desired surface roughness. It is also possible to machine hard materials such as mold steels because the amplitudes of the vibrations do not decrease, even when large cutting forces are required. In this paper, we describe the design of the nonresonant vibration cutting tool, and show by the diamond turning of oxygen-free copper and aluminum that our nonresonant vibration cutting tool can machine desired shapes. Finally, it is verified by actual machining experiments that the proposed vibration cutting tool can machine hardened mold steels such as STAVAX with HRC 54.     

新型垂直旋转式切纸装置设计研究

提出了垂直旋转式水松纸切割原理,设计了以切纸刀和切纸轮为核心结构的垂直旋转式切纸装置,研究了切纸刀刀刃曲线、切纸轮切割槽以及装置的切纸性能,通过虚拟样机仿真和试验验证了设计方案的正确性和合理性,为高速切纸机构的设计提供了新方法。该装置应用于卷烟生产中,可优质、高速地完成水松纸的切割,延长切纸刀的使用寿命,具有较高的实用价值。     

金属切削过程中自激振动的实验分析

通过实验,分析说明切削颤振的振动频率主要由机床切削系统的模态固有频率决定,摩擦自激振动是导致切削颤振的主要原因。     

螺旋式切纸滚刀设计机理研究

采用解析法设计了一种新型的切纸滚刀，应用于卷烟生产中对水松纸的切割。推导了滚刀各几何参数的计算公式，给出了设计实例。该滚刀采用独特的工作原理，改善了其工作的状态，提高了切割速度，降低了高度及检修难度，延长滚刀使用寿命，提高了烟机的生产效率。     

车削Inconel 625锯齿形切屑形成对颤振影响的试验研究

为研究高温合金Inconel 625车削过程中锯齿形切屑的产生对颤振的影响,本文通过有限元软件对车削刀具、机床主轴等部件进行模态仿真,获取对应的模态频率;进行不同切削参数的车削试验,采集加速度信号并进行频域分析以获取其FFT功率谱。通过超景深显微镜观察切屑形态,并计算不同切削参数下的切屑锯齿化频率。对比仿真和试验结果发现:当切屑锯齿化频率接近于车床某部件的主振频率时,产生了较大的颤振峰值,这说明锯齿形切屑的产生会诱导切削颤振发生,对切削过程稳定性产生了不利的影响。     

切削与振动联合测试诊断机床整机薄弱环节

通过对机床进行切削实验和振动实验联合的测试手段分析出机床整机的薄弱环节.首先,对机床进行整机模态实验分析,得到整机固有频率和振型,对其动态特性有一些初步掌握.其次,在机床进行切削实验过程中,采集记录时域下的切削力数据.通过快速傅里叶变换,在频域下对该数据进行分析,找出切削力较大时所对应的频率.最后,结合切削力测试结果和整机模态测试结果进行对比分析,找出在切削过程中切削力较大值所对应的频率恰好与整机某一阶次固有频率相重合.通过分析该阶次所对应的振型,找出整机的薄弱环节.     

基于有限元方法的桥式切石机横梁模态分析

横梁是桥式切石机的主要零件,在工作过程中,受到自身重力、切割部件重力,以及切割驱动电机和切割刀片切割产生的振动影响.利用UGNX软件建立桥式切石机横梁实体模型,并利用有限元分析软件ANSYS进行模态分析,得到横梁的前六阶的固有频率和振型.对振型和固有频率进行了分析,得出横梁的变形以弯曲摆动为主的结论,其中四阶振型时横梁针扭摆动且变形量最大.横梁的六阶频率分布在57.617～208.65Hz范围内.对避免共振提出了合理选择电动机的转速、切割刀片齿数等建议.     

切削与振动联合测试诊断机床整机薄弱环节

通过对机床进行切削实验和振动实验,用这种联合的测试手段分析出机床整机的薄弱环节。首先,对机床进行整机模态实验分析,得到整机固有频率和振型,对其动态特性有一些初步掌握。其次,在机床进行切削实验过程中,采集记录时域下的切削力数据。通过快速傅里叶变换,在频域下对该数据进行分析,找出切削力较大时所对应的频率。最后,结合切削力测试结果和整机模态测试结果进行对比分析,找出在切削过程中切削力较大值所对应的频率恰好与整机某一阶次固有频率相重合。通过分析该阶次所对应的振型,找出整机的薄弱环节。     

Vibration modeling and modification of cutting platform in a harvest combine by means of operational modal analysis (OMA)

Vibration in combine cutting platform causes increase in grain loss, reduction of vehicle lifetime and driver’s comfort, and also affects the machine working precision. In order to determine vibration behavior of a mechanical structure, the model which relates acting forces on the structure with the resulting responses of it plays a significant role. For a great deal of mechanical structures, only response data are measurable while the actual loading conditions are unknown. Therefore, the system identification process will need to build on the output-only data. The use of such processes allows the identification of modal models of structures which are excited by unknown ambient vibration. In this contribution, controlled vibration experiments were conducted on cutting platform of a combine in order to recognize and reduce its vibration problem. A finite element model is constructed representing the vibration behavior of the cutting platform. Also, the frequency domain decomposition (FDD) technique is used to estimate the modal parameters of vibrating structures in operational conditions. Then, the finite element model is successfully updated by comparing the estimated results of the operational modal analysis. It is found that there is a resonance condition around 50 Hz. Then, the mass change strategy is used to estimate the scaling-factor and frequency response function (FRF) matrix. Finally, the resonance condition and subsequently vibration of cutting platform is reduced by the structural modification technique. As a result of this modification, natural frequency of fifth mode shape (50 Hz) of the combine cutting platform is shifted to 48 Hz.