基于虚拟仪器的旋转轴扭振测试系统的设计与研究

利用虚拟仪器技术设计开发了旋转轴扭振测试系统,并结合ATI2000系列扭振传感器进行了实际测量,实验结果表明该系统可实现传动轴扭振宽频率、宽转速、多通道同时测量及在线分析等功能,且操作方便、灵活性强,为今后测试和研究大型旋转机械的扭振特性及实现扭振在线监测、故障诊断等提供了理论与技术支持.     

十字轴万向节串联轴系扭转动力学分析

利用集中质量分析法,视传动轴为弹性体、万向节为刚体,建立了十字轴万向节串联轴系扭振分析的等效模型.根据该等效模型,在考虑万向节的传动效率和传动轴的阻尼等条件下,推导了轴系的扭振分析动力学方程.在此基础上分析了中间传动轴刚度和轴间夹角分别对轴系振动角速度响应、传动精度和传动比的影响.通过实例对比分析了不同传动轴刚度和轴间...     

基于单目标解析法橡胶式扭转减振器建模分析

扭转减振器是削减发动机扭转振动的重要装置,其可有效削减扭转振动对曲轴及动力传递系统其他机构的影响。采用传统双扭摆模型搭建扭转减振器的数学模型,应用单目标设计解析法对橡胶式扭转减振器的结构参数、转动惯量、阻尼和扭转刚度进行分析设计。运用MATLAB和ADAMS对安装扭转减振器前后传动轴在发动机典型工况下的扭振特性进行对比分析;对安装减振器的传动系统减振效果进行分析。结果表明:对于所研究的系统,安装橡胶式扭转减振器的传动轴扭振振幅在许用范围内波动均匀,保证传动轴的可靠安全运行;且在发动机临界转速和最大功率时,减振器将传动轴的扭振角位移控制在许用振幅以下,橡胶式扭振减振器能够达到更好的减振效果。     

双十字轴万向节转向传动轴的相位角影响分析

针对汽车双十字轴万向节转向传动轴的安装空间受限,难以满足等速传动条件,需调整相位角来减小转速波动的问题,采用空间几何投影的方法,建立了双十字轴万向节转向传动轴的转速比和转角方程,并用等速条件验证了其正确性。定量分析了相位角对转速比的影响,结果表明,当两个传动角相等,且相位角等于传动面夹角时,输出轴与输入轴之间能实现等速传动;两个传动角不相等时,双十字轴万向节传动轴不能实现等速传动,但是,当相位角等于传动面夹角时,输出轴与输入轴之间的转速差最小。因此得出,传动轴相位角与传动面夹角相等且方向相反时,为最佳相位角。然后,推导出了基于转向系统硬点的最佳相位角求解公式,并编制了计算程序,通过实例验证了程序计算结果是准确的。分析结论和所编制的程序对汽车转向系统的设计以及其他类型万向节的传动研究具有理论和实际意义。     

基于ADAMS车辆橡胶式扭转减振器特性分析

运用传统的双扭摆模型进行数学建模,应用单目标设计的解析法,设计了具有适合参数的橡胶式减振器,确定了转动惯量、阻尼和扭转刚度。运用MATLAB数学计算、绘图函数和ADAMS动力学仿真软件分别对减振前后的传动轴在发动机各种工况下的扭振特性进行比较和分析。首先编制程序绘制发动机典型工况下加装减振前后的传动轴的扭振响应对比图;其次采用ADAMS虚拟样机仿真的方法对安装有减振器的传动系统进行实体建模和仿真。计算结果表明,对于所研究的系统而言,橡胶式扭振减振器传动轴的扭振振幅在许用范围内波动均匀,保证传动轴的可靠安全运行。并且在发动机临界转速和最大功率时,减振器将传动轴的扭振角位移控制在了许用振幅以下,橡胶式扭振减振器能够达到更好的减振效果。     

万向节附加弯矩对汽车NVH性能影响研究

传动轴是汽车传动系统的重要零部件,其性能影响着整车NVH性能,为改善传动轴对NVH性能的影响,通过对比十字轴万向节与Birfield球笼万向节传递特性的分析研究,提出了将后驱车的3个十字轴万向节传动轴的中间十字轴万向节替换为Birfield球笼万向节的设计方案,并分别对两种传动轴的3个万向节在中间支承处的激振力进行求解与分析。并对理论研究结果进行了试验验证。结果表明,Birfield球笼万向节的附加弯矩较为稳定,有利于减小传动轴对中间支承的激励,使车身受到的激振较小,进而提升整车NVH性能。     

直升机传动系统机械扭振计算与试验联合建模

提出了一种新的直升机传动系统机械扭振分析方法。分别将旋翼(尾桨)、主减速器与其他传动轴系分为变形互补重叠的3类分枝系统，再进行机械扭振计算或试验分析，根据此3类分枝系统的扭振模态参数，采用分枝模态综合／惯性耦合法对直升机整个传动系统进行机械扭振计算分析。通过传动系统模拟件的试验验证说明．这种建模分析方法(包括利用主减等复杂件扭振试验参数．将主减转化为动力相似模型后再进行综合的计算方法)不仅非常有效，计算结果准确，而且不会漏掉关心的频率，能达到分别控制分系统机械扭振动力学参数、进而控制整个传动系统机械扭振动力学参数的目的。     

车辆动力传动系统扭转振动研究的理论与方法

旋转轴系的扭转振动是车辆动力传动系统的基本振动形式之一，也成为影响车辆整体性能的重要因素。本文阐述了动力传动系统扭转振动的产生、危害及研究意义，对动力传动系统扭振研究的建模方法进行了探讨，综述了扭振研究的理论和方法，并对扭振研究的发展进行了展望。     

汽车转向系统双十字轴万向节式中间轴受力分析

十字轴式万向节主要用于传递交叉轴扭矩,由于其不等速特性,节叉会同时受到扭矩及弯矩的作用。由于两个十字轴中心的距离变化,中间轴在传递扭矩的同时会产生额外的滑动力。上述三种作用力同时作用在中间轴支撑轴承上。通过坐标变换方法,推导出双十字轴式万向节中间轴的弯矩公式及中间轴滑动力公式。     

单级悬臂泵轴的动态分析与改进设计

为解决单级悬臂泵-电机系统的传动轴常会因扭转共振及负载等因素引起的破坏系统的问题,对该轴系的扭振传递模型进行了详细分析,建立了叶轮与电机转子的集中质量力学模型;介绍了扭转方程中参数的确定方法,并推导了叶轮负载系统的转动惯量公式;从理论求解了传动轴的临界转速、确定了轴上的节面和主振型;以输入的单位阶跃信号为例,利用拉普拉斯变换,得出了叶轮与电机转子扭角的动态响应过程,通过与传动轴弹性化改进后的动态响应结果比较,可知弹性轴能够减小和较少泵轴扭断故障的发生.研究结果可以为悬臂泵主轴的改进设计提供理论依据.     

Jeffcott裂纹转子弯扭耦合振动特性分析

以重力决定的开闭裂纹模型为研究对象，导出了固定坐标系下该模型的刚度扭阵，建立了裂纹转子弯扭耦合振动微分方程，并对转子裂纹的升速瞬态响应和影响因素进行了计算机仿真研究。结果表明：升速过程中，弯振存在1／3阶和1／2阶亚谐共振现象，扭振出现1／2阶亚谐共振；在弯扭左耦合区，出现弯扭耦合共振；在亚临界转速区，存在1X，2X和3X等倍频分量的弯振和扭振；影响弯扭耦合振动特性的因素很多，包括裂纹刚度、裂纹夹角、质量偏心和阻尼等。     

内燃机瞬时转速测试系统开发

瞬时转速测量的主要误差为晶振脉冲计数误差和转角计量误差。转角计量误差包括角标器分离误差，曲轴扭振产生的误差。论文对瞬时转速的滤波方法进行了分析，认为FIR低通滤波器对高频干扰有抑制作用，对低频干扰信号抑制作用较差，不适于瞬时转速信号滤波。切比雪夫与巴特沃思滤波器对低频干扰信号的抑制效果更好，推荐采用6阶巴特沃思低通滤波器对瞬时转速信号滤波。     

超声纵—扭振动铣削系统的研制

研究了超声声学系统,斜槽式变幅杆形成纵—扭振动的基本原理,对变幅杆的振动形式进行仿真,对超声纵扭振动装置系统进行了研制和测试。试验结果表明:斜槽式变幅杆能有效地将纵向振动转化为纵—扭振动。研制的超声纵扭振动系统匹配特性好,振动稳定性高,能够满足加工要求。     

INFLUENCES ON COUPLED LATERAL AND TORSION VIBRATION BEHAVIOR OF RUB-IMPACT ROTOR BY ROTOR-TO-STATOR CLEARANCE

With the establishment of the nonlinear coupled lateral and torsion vibration equations ofrub-impact Jeffcott rotor and through numerical simulations, the influences on lateral and torsion vi-bration behavior by rotor-to-stator clearance are analyzed, which prove that there is strong impact oncoupled lateral and torsion vibration behavior. Smaller the clearance is, more complex the motion ofrotor is. When the clearance is larger, the frequency spectrum of rub-impact rotor is mainly composedof 1/2X, 1/3X and 1/4X components. With the decrease of clearance, quasi-periodic and chaotic mo-tions will be present. Under different clearances, the bifurcation diagrams of lateral and torsion vibra-tions can be divided into rub-free zone, rub-light zone and three complex motion zones in which themotion trend of lateral vibration is similar to that of the torsion vibration. Compared with the lateralvibration, the torsion vibration is of more motion forms and more abundany frequency components inamplitude specturm.     

重卡传动系统扭转共振计算模拟与两段式减振阻尼器的设计

基于重型汽车降低振动、减少噪声的要求,研发了一种两段式减振阻尼器的设计方法,采用扭转振动理论建立了重型汽车传动系统的振动方程,运用matlab软件建立16自由度的重卡传动系的振动数模,得出发生扭转共振的的自然频率,模态及频域分析。模拟示笵得到6汽缸发动机3阶激励产生在飞轮,变速箱及车桥的扭转角或扭转力矩与发动机转速的函数关系、分析也提供传动系自然频率和减振器弹簧刚度或变速箱速比间的函数关系以及振动性能与减振器的阻尼力矩的函数关系。结果表明:有效的两段式阻尼器设计能起到降振减噪的作用。     

轧机主传动轴系扭振固有频率计算的有限元法

采用有限元法计算了直串式轴系和分支式轴系的扭振固有频率及其在冲击转矩作用下的转矩放大系数，与集中参数法的结果相比较，验证了用有限元法分析轴系扭振问题的可行性。最后使用有限元法计算了某钢厂冷轧机主传动轴系的扭振固有频率和转矩放大系数。     

物料装载工况刮板输送机纵扭耦合振动分析

为提高刮板输送运行可靠性,研究了刮板输送机纵向与扭摆耦合振动特性。基于Voigt模型和逐点张力法建立刮板链条体系的扭摆振动分析模型,研究货载激励作用下激励作用点前后方有无物料的刮板链条体系扭摆振动特性。以求解可靠性和精度为前提,研究物料装载工况的扭摆振动影响区域和衰减特性,确定沿线不同区段扭摆振动单元的刮板最大数量,构建扭摆振动缩略模型。建立刮板链条体系的纵向与扭摆耦合振动力学模型,研究货载激励作用下刮板链条体系纵向与扭摆振动特性。理论和实验研究表明:物料装载工况下,货载激励引起激励施加处最大值为119.5%的刮板速度波动和78.6%的张力波动;在货载激励单元区段内两根链条的张力差最大为8.6%,并且初始时刻无物料情况下,货载激励引起的扭摆振动更明显。     

大功率风力机叶片模态及气动特性分析

对大功率海上风力机叶片模态特性和气动特性进行研究。建立了叶片翼型截面弯扭耦合运动微分方程,通过翼型截面坐标变换和旋转拉伸在UG中建立了国产某型6MW风力机叶片三维模型,运用Ansys/Blocklanczos法计算了叶片前6阶固有模态。在Ansys/Workbench中搭建叶片流场仿真模型,讨论了风速和气动攻角等参数对叶片振动变形的影响。结果表明各阶固有模态中叶尖部位的振型相对明显,随着风速和攻角增大,相同截面位置上的叶片振动变形逐渐增大。     

基于形状约束的双质量飞轮设计理论研究

针对汽车双质量飞轮在低转矩小扭转角应具有柔性和高扭矩大扭转角应具有高反抗转矩的要求,结合产品研发的工程设计,对周向短弹簧双质量飞轮实现连续变刚度的设计目标进行研究与实践,创造性地提出通过改变初级飞轮内侧接触型线以构成形状约束,对构成形状约束曲线进行分析、比较,提出曲线的选择原则。构建基于形状约束的双质量飞轮转矩特性的分析模型,用仿真计算结果与试验进行对比。分析扭转刚度k1及k2对传动系一、二阶共振转速的影响,获得了k2对一阶共振转速影响不敏感、对二阶共振转速的影响明显的结论。在小扭转角条件下减小k1可使一阶共振转速远离怠速转速,对共振完全被隔离是有利的。对基于形状约束双质量飞轮所具有的扭转刚度及共振转速的力学特性进行实例分析,表明连续变刚度非线性扭矩特性具有优势,并能以简单的结构形式,实现兼顾转矩、刚度及隔振的设计期望。     

超声纵扭辅助铣削高强铝合金表面润湿性能研究

针对超声辅助加工在工件表面形成微刻划表面可以提高高强铝合金表面的微结构性能的现象,进行了单激励旋转超声纵扭复合铣削表面微观结构的试验,基于水接触角理论和纵扭铣削运动学理论分析了加工参数对水接触角的影响;搭建了单激励超声纵扭铣削试验平台,采用正交试验法研究了不同加工参数对表面粗糙度、铣削力以及表面润湿性能的影响。结果表明：超声振幅为4μm时表面质量最佳,切削速度和进给量与表面粗糙度和水接触角呈正相关的关系;超声加工方式下的表面水接触角较普通方式更大,而在超声加工时低振幅加工比高振幅加工的表面水接触角大,当转速达到一定值时,高振幅和低振幅所加工的表面水接触角差别不大。合适的加工参数条件下超声纵扭加工方式可以降低加工表面的粗糙度,改变表面的润湿性。