加工中心电主轴动力学分析理论建模与实验研究

电主轴作为加工中心赖以实现高速精密加工的核心功能部件,其动态性能的高低决定了机床的整体发展水平。传递矩阵法是目前转子动力学分析建模最有效的数学方法。本文基于传递矩阵法对加工中心电主轴进行动力学分析,并基于MATLAB进行了实例的数值计算,最后利用物理模态实验验证了该数学模型的有效性。得到以下结论：（1）第1阶固有频率的误差约为1.2%,但是第2阶固有频率相差较大,达到12.9%;误差较大的原因是传递矩阵法属于集中质量理论,原本连续的模型被离散后,高阶频率的计算误差较大,因此该模型对于求解低阶模态参数是可靠的;（2）传递矩阵法在建立的简化模型忽略了螺钉孔和键槽等不对称细节,因此传递矩阵法得到的固有频率要比物理实验少,即得不到对称振型。     

机电系统通用建模矩阵法

建立了机、电、液元（部）件传递矩阵模型的统一表示形式，列出了典型元（部）件的传递矩阵模型，将网络节点及扰动边界条件表示成标准矩阵形式，建立了适合于分布参数机电耦合系统频域建模的通用传递矩阵法，为大规模机、电、液网络的频率特性计算及仿真提供了一种新的手段，研究结果表明：复杂网络拓扑结构可用规范的系数矩阵描述，通过常规矩阵运算可有效地对网络的固有特性进行频域仿真。     

相交轴变厚齿轮试验台系统扭振动力学分析

采用传递矩阵法对机械封闭式相交轴变厚齿轮试验台进行了系统扭振动力学分析．建立了试验台系统动力学分析模型,推导出分支节点与试验台封闭系统动力学分析的数学模型,研究了试验台的动态激励原理,编制出相应的系统仿真程序,经计算获得了不同速度下试验台试验齿轮动载荷系数的仿真曲线．结果证明试验台的动态特性和加载精确度能够满足实验要求．     

高速转子的动力学研究

介绍了对高速转子进行动力学特性分析的传递矩阵法，详细讨论了高速转子的各阶固有频率和振型函数的计算方法，对高速转子的正确设计有重要的参考价值。     

连续质量转子临界转速计算的传递矩阵法

给出了一种计算变截面连续质量转子临界转速的传递矩阵法，该方法是基于〔２〕所提方法和Ｐｒｏｈｌ传递矩阵法发展而来的。由于考虑了连续质量模型，使用了低阶数矩阵和方便的递推公式，从而大大提高了计算精度。利用该方法还能方便地考虑转子本身回转贯量及剪切变形对各阶临界转速和振型的影响。     

基于ADAMS软件的机械动力学建模过程分析

针对机械动力学问题,基于ADAMS软件再现由物理对象提炼简化成数值计算模型的建模与仿真计算过程,实现了对力学理想模型理论解的补充验证,并进行了误差原因分析.     

多体系统动力学方法的对比

针对一个简单的刚弹耦合多体动力学系统，分别求出其运动的解析解、凯恩法解和多体系统传递矩阵法解，并对它们的结果进行了对比。     

任意变截面杆件的拉伸和弯曲

讨论了任意截面杆件的拉伸和弯曲，文中导出单元和节点的正确传递矩阵公式并根据传递矩阵原理获得了杆件静力分析的公式，计算结果表明本文解与解析解良好吻合。     

扭转固有振动分析的改进传递矩阵法

采用传递矩阵方法和非线性方程求根的Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐ－ｈｓｏｎ法,分析计算轴扭转振动的频率和振型。提出轴扭转振动分析的广义状态变量的概念,推导相对应的分析轴扭转振动的传递矩阵公式,给出了扭转振动过程中,轴左右端的扭转角、扭矩以及它们对扭转振动频率的偏导数之间的关系。以此为基础,联合求解非线性特征方程的根,得到轴扭转振动的频率和振型。对典型问题的扭转振动分析计算表明此方法是非常有效的。     

某人行桥动力响应分析建模与计算

旨在研究某人行桥在行人动力荷载下的动力响应.在建立结构动力模型和行人荷载模型的基础上,进行动力分析与计算,得到了结构动力响应.结果表明,在竖向和侧向振动方向上,最大感知加速度值均超过了限值.最后定量提出了TMD减振措施.     

航空发动机整机瞬态动力特性分析

采用整体传递矩阵－动态子结构法分析航空发动机整机瞬态动力特性。     

汽车变速器传动系统动态分析

以汽车学器传动系统为例,介绍了一种动态分析的方法。首先建立合理的数字模型,选择适当的计算方法求得固有频率和振型,再用模态分析法求解系统对外激励的瞬态响应,对瞬态响应值分析处理,从而达到改善动态特性、优化设计参数的目的。     

人字齿行星传动多体动力学建模与分析

根据人字齿行星传动的结构特点,借助ADAMS建立该类传动的多体动力学模型,对其进行自由振动特性分析。结果表明,当人字齿轮左右两部分结构完全对称时,人字齿行星传动存在中心构件扭转振动、中心构件平移振动和行星轮振动3种典型模式,且3种振动模式的特点与直齿行星传动基本一致。在不考虑传动件结构柔性的情况下,基于多体动力学模型的自由振动分析结果与采用集中参数模型的仿真结果完全一致,表明本文所建模型的正确性,可为后续的参数敏感度分析及动响应分析提供模型依据。     

Dynamic Shafting Alignment Algorithms Considering Sensitivity Analysis and Its Application

A method for dynamic alignment calculation of a large turbogenerator shafting is proposed. The method can analyze bearing load and bearing load sensitivity. Shafting alignment is made up of two parts:static alignment and dynamic alignment. Static alignment forms the basis of dynamic alignment, its mathematical model is deduced by transfer matrix method, the shafting static characteristic parameters under specific alignment installation requirements were obtained afterwards. Based on superposition method, bearing sensitivity analysis is performed to find the impact of slight bearing elevation change of the static alignment result. Above static alignment, dynamic shafting alignment considers the internal geometry of bearing under rotating state, static Reynolds equation is solved by the finite difference method and the relative position relationship of the center of journal and bearing are obtained. For static characteristic parameters calculated by static alignment and bearing sensitivity analysis, the calculation accuracy is verified by finite element software. The alignment model and codes in this paper can be a tool for the installation and safety analysis of large-scale shafting with three-point or four-point supports.     

高速高精密机床主轴部件动态三目标优化建模

建立了适合高速、高精密机床主轴部件的三目标优化数学模型.模型的优化目标为主轴部件总质量、静刚度和固有频率,它们可全面反映主轴部件的静、动态性能指标和经济指标.同时,用极小—极大法对机床主轴部件进行了动态多目标优化.     

汽车直拉杆的力学性能动态测试及其模态分析

提出了一种通过静态标定，结合动态测试来获得直拉杆的动态力学性能参数的试验方法，对汽车直拉杆进行了计算模态分析，得到其计算振动频率以及相应的振型，并通过试验得到试验模态频率及振型，对计算模态和试验模态进行振型相关性分析，将有限元的动态分析与试验数据有机地结合起来，验证了直拉杆有限元模型，为汽车直拉杆结构设计提供了依据。     

三自由度类球面并联机构的动力学建模及分析

提出一种可应用于电子装配领域的三自由度（2R1T,R表示旋转,T表示平移）类球面并联机构. 该机构由上下2个等半径的动、定平台通过3个相同的RSR（R表示转动副,S表示球关节）支链连接而成. 在运动过程中,动平台与定平台始终关于一个中间平面对称,且动平台可绕着对称面内的任意轴线连续旋转和沿着两平台中心连线方向连续平移. 基于机构特殊的几何对称性,建立了其等效运动学模型,在此基础上运用Lagrange方法建立了机构的动力学模型,并通过具体的运动算例,利用Mathematica计算和ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,机械系统动力学自动分析）仿真验证了该动力学模型的正确性和有效性,为进一步研究机构的动态特性及系统运动控制提供理论指导.     

阻尼系统动力分析的矩阵摄动法

本文以复模态理论为基础,给出了非回转阻尼系统及阻尼回转系统结构参数有微小改变时,相应的复频率和复模态一阶、二阶摄动公式.这对动力优化设计和复模态参数识别十分有意义,而且还可研究结构中各种参数改变时对频率和模态影响的灵敏度.最后给出了两个算例.     

一个治疗周期内尖牙倾斜移动过程模拟的应力分析

将骨重建过程与有限元分析相结合,对尖牙在一个治疗周期内的倾斜移动过程进行模拟并得到各阶段的应力分布。选用一个正畸患者的下颌尖牙,建立包括牙齿、牙周膜、牙髓、牙槽骨的三维实体模型,通过有限元计算得到初始应变分布。以牙周膜外表面的正应变作为牙槽骨吸收的力学刺激,计算出牙槽骨在每周的吸收量然后确定牙齿的倾斜角度;以牙齿移动后的位置重新建立模型,并施加衰减后的正畸力值再次计算牙周膜的应变分布,作为下一阶段的初始状态。结果表明,一个治疗周期内,尖牙的移动曲线基本符合典型牙移动的3个阶段;牙槽骨和牙周膜的应力逐渐下降,且最大应力都出现在牙根尖或牙槽骨嵴顶位置。实现了尖牙在正畸力作用下发生倾斜移动的动态过程的模拟,可为临床上制定方案和预测效果提供参考。