基于MATLAB/Simulink的冲击振动压实机参数仿真

结合冲击振动压实机的振动模型和状态空间模块的应用,利用MATLAB/Simulink软件仿真,分析最大振幅时激振器的频率和冲击块冲击地面的频率。     

压电换能器的设计与温度特性研究

针对目前超声振动加工中存在的压电陶瓷发热严重,影响换能器性能和寿命的问题,通过对压电换能器进行设计、分析与试验对比,在保证输出振幅能够满足加工要求的前提下,得出振动系统合适的输入电压范围,使超声振动系统能够稳定运行。首先对超声换能器进行谐响应分析和稳态热分析,分析结果显示,对压电陶瓷施加电压后,换能器输出端的振幅最大,压电陶瓷的温度最高。建立试验平台进行试验分析,试验结果表明,当输入电压达到140 V时,压电陶瓷的温度高于居里温度的一半,此时振幅趋于峰值30.0μm。当输入电压为70～130 V时,输出振幅足够大,压电陶瓷的发热情况良好,能够满足系统长时间工作的要求,为超声振动系统能够稳定工作提供了一种可行方法。     

基于磁流变液深孔钻削颤振抑制技术的研究

在传统的深孔加工过程中,切削振动很难抑制,只能凭借加工经验来判断和处理。本文利用磁流变液减振器来抑制振动,详细分析了磁流变液减振器的三种工作模式:流动模式、剪切模式和挤压模式。通过对深孔加工系统模型的分析得到系统动力学方程,并利用MATLAB/Simulink对系统动力学模型进行仿真分析,验证其可行性。比较分析结果表明,磁流变液减振器能够有效抑制深孔加工的切削振动。     

超声电解复合加工装置的振动系统优化设计

为设计精密超声电解复合加工深小孔装置的振动系统,设计了1/2波长超声振动系统和以局部共振理论为指导的工具系统。基于波动方程,分别建立1/4波长超声换能器和变幅杆的解析模型,得到换能器和变幅杆的结构尺寸。借助有限元分析软件ANSYS对理论设计的变幅杆和超声振动系统进行动力学分析、压电分析和优化设计,得到了变幅杆和超声振动系统的优化模型。分析结果表明,有限元法对变幅杆和超声振动系统的设计制作具有指导意义,缩短了设计周期,降低了设计成本,所设计的超声振动系统具有良好的性能。     

风力机结构耦合振动分析

采用通用动态尾流理论进行风力机气动力学的计算分析,并用MATLAB/Simulink进行编程,建立了风力机传动链的数学模型。在MATLAB/Simulink中进行传动链系统的编程运算,建立了风力机ADAMS柔性多体结构动力学仿真模型,并利用MATLAB/Simulink和ADAMS进行风力机振动性能的联合仿真。仿真时将气动载荷加载到风力机叶片结构上,将传动系统模型的反扭矩加到ADAMS风轮模型上,同时考虑风力机的结构变形对气动性能、传动性能产生的影响。仿真最终实现了风力机系统振动性能耦合分析,其数据同实验测试数据比较表明,该联合仿真方法可以较好地模拟风力机的振动特性。     

连铸结晶器非正弦振动电液伺服系统设计及仿真

从结晶器振动机械装置的动力学分析入手,搭建了先进的非正弦电液振动激振系统,对伺服阀、液压缸等关键元件进行了计算及建模,并且利用MATLAB/Simulink对系统进行了理论分析和仿真,系统可达到高振频、小振幅的设计要求,有效地提高了铸坯的产品质量.     

纵扭超声换能器设计及其性能测试研究

纵扭超声振动加工在碳纤维复合材料等硬脆性材料上的应用越来越得到重视,针对现有纵扭超声换能器存在扭振分量较小或纵扭节面不重合等问题,设计一种新型的纵扭超声换能器。通过理论解析法设计了一种指数型变截面杆纵振超声换能器,然后在指数型变截面杆上设计螺旋槽,将一部分纵向振动转换为扭转振动;利用有限元软件分析螺旋槽结构参数对纵、扭谐振效果的影响规律,优选出最佳的螺旋槽参数;在此基础上对换能器进行模态分析和瞬态分析,结果表明换能器能够实现纵扭超声振动,且谐振频率与设计值误差较小,振幅值满足一般加工要求;最后对设计好的换能器实物进行阻抗分析和振幅测试,结果表明谐振频率与仿真值相差较小,纵振振幅9.4μm,扭振振幅5.3μm,能够适用于大部分的超声加工,也验证了设计方法的正确性。     

超声换能器过固有谐振区匹配理论

超声压电换能器是一个能量转换系统,在超声波振动加工中将超声波电源输出的电能转换为机械振动,由于超声压电换能器是一个容性负载,为保证超声电源输出的电能有效地转换为超声压电换能器的机械振动,需要在超声电源和超声压电换能器之间加一个适当大小的电感进行匹配,但超声压电换能器又是一个强非线性时变系统,在不同的工作频率下其阻抗特性以及机械振动特性差别显著,因此如何将超声压电换能器匹配在一个恰当的工作频率,是提高振动加工质量的关键.通过正确选取超声压电换能器的等效电路模型,并对由此推导出的阻抗圆进行深入分析、研究,可以得出:如将换能器工作频率匹配在大于其内部固有谐振频率的某一频段,可以使换能器振幅最大,振动波形质量也最好,是换能器的最佳工作频段,从而提出超声压电换能器"过固有谐振区"匹配理论.试验结果证明该理论正确.     

复合振动磨削用椭圆超声换能器的结构设计及ANSYS有限元分析

随着科学技术的发展,光学元件和工程陶瓷等先进材料得到广泛应用,迫切需要解决传统磨削加工硬脆性材料效率低与质量差等难题。相关研究已经证实,椭圆形超声振动辅助磨削（EUAG）方法能够实现硬脆性材料的低损伤和低应力去除。本文基于行波型超声电动机的原理,利用ANSYS有限元软件进行建模、模态分析及灵敏度分析,实现了椭圆形超声振动换能器结构参数的优化设计,并对优化模型进行了谐响应分析,得到了在相应激励下换能器椭圆振动长短轴方向的振幅值。本文利用ANSYS软件,成功优化设计了椭圆形超声振动换能器,为实现EUAG技术奠定了基础。     

换能器布阵型式对超声清洗效果影响的研究

针对多个同频率换能器应用于超声清洗设备中的需求,研究了三角形、矩形、正方形共三种换能器布阵型式对超声清洗效果的影响。应用ANSYS有限元分析软件,对不同换能器布阵型式下的板声源特性进行结构动力学分析,确认换能器三角形布阵型式具有较大的振幅,并且振幅分布最为均匀。利用MATLAB软件对换能器三角形布阵型式的清洗槽声场分布进行数值分析,确认清洗具有可行性。通过浸泡式超声网板清洗试验,验证了换能器三角形布阵型式的清洗效果,建议超声清洗设备优先采用换能器三角形布阵型式。     

超声波轴承用挤压式压电换能器的共振频率

设计了一种超声悬浮轴承用新型径向挤压式压电换能器,用于验证超声波轴承径向共振频率理论计算的正确性。基于弹性理论、压电方程和机电类比原理,建立压电换能器机电等效电路图,理论推导出了压电换能器径向振动的共振频率方程;然后,应用Matlab软件计算出了压电换能器的共振频率。采用有限元软件对已知结构尺寸的换能器进行模态分析,计算出压电换能器所需振型及该振型下的共振频率,数值仿真分析了换能器结构尺寸对换能器共振频率和径向振幅的影响。最后,设计了 一台样机,从理论、仿真及实验三方面对其共振频率进行验证。实验结果显示：换能器径向振动共振频率的理论值与实验结果相对误差为5.89%,仿真值与实验结果误差为3.53%。实验结果证明了理论计算方法的正确性,为压电挤压换能器的设计提供了理论依据。     

压电式超声振动系统开发设计

针对压电式超声振动系统中换能器和变幅杆的设计公式及步骤复杂的问题,提出利用软件的二次开发,在UG软件平台上研究振动系统的三维造型的方法.开发结果表明该方法可以很好的解决压电超声换能器和变幅杆在设计过程中存在的问题,简化了设计过程,缩短了新产品的开发周期.     

非均匀介质超声铣削系统振动特性研究

采用纵扭复合超声振动铣削进行加工时,由于加工中心等空间受限场合对超声振动系统的尺寸限制,利用四分之一波长理论设计集换能器和复合变幅杆为一体的非均匀介质超声振动变幅系统,在变幅杆部分设计螺旋槽结构实现纵扭共振,并研究纵扭模态转换理论。对非均匀介质变幅系统进行有限元分析,仿真结果表明纵振系统固有频率理论值与仿真值接近,偏差仅为0.245%;对螺旋槽结构进行仿真发现槽深对其对超声变幅系统固有频率、扭纵幅值比例影响较大,螺旋角的影响次之,槽宽影响最小,振动系统测试实验表明固有频率和扭纵幅值比的仿真结果与实验结果变化趋势一致。分别对TC4钛合金和C/C碳纤维进行纵扭超声振动铣削和传统铣削实验对比,结果显示相对于传统铣削,在纵扭超声振动铣削加工中两组材料表面粗糙度值Ra分别下降78%和47%。纵扭复合非均匀介质超声振动铣削系统结构简单紧凑、振动幅值和方向可控性较好,采用纵扭超声振动铣削能有效提高工件表面加工质量。     

铝合金超声铸造中换能系统的有限元仿真分析

根据任意变截面杆纵向振动的波动方程,推导了用于超声波铸造的换能系统各部分的频率方程,并应用有限元分析软件ANSYS对结构进行了模态分析和谐响应分析,得到了系统的共振频率、位移节点、振速分布和输出振幅等重要参数,并应用多普勒测速仪进行了实验验证.与理论计算结果和试验测试结果比较,有限元仿真分析法获得了较高的精度.     

电液比例高低机系统模糊PID控制研究

研究电液比例高低机控制系统,考虑阀控非对称缸系统正反向行程的非对称性、摩擦等因素,通过状态方程组形式建立了电液比例阀控非对称缸驱动高低机系统的非线性模型。在MATLAB/Simulink中采用模糊自适应PID控制方式,建立电液比例高低机模糊PID控制模型并进行仿真,结果与传统PID控制方式相比,能有效地改善高低机系统的动态特性,满足实际高低机控制特性。     

基于新型模糊PID控制的DC-DC变换器仿真研究

DC-DC功率变换器是一种强非线性系统,传统的PID控制是建立在其线性化小信号模型的基础上进行设计的,虽然算法简单,设计容易,但PID控制器在功率变换器的参数发生变化时并不能相应地改变参数。针对传统PID控制的特点,结合模糊控制不需要建立被控对象精确数学模型的特点,本文提出了一种新型的模糊PID控制器—指数形式模糊PID控制器,并设计了Buck变换器的新型模糊PID控制系统,该控制系统能够根据系统的变化实时地改变控制系统的参数。运用MATLAB/Simulink软件对该变换器系统进行了仿真,仿真结果表明,新型模糊PID控制器有着响应速度快,超调量小,鲁棒性强等特点。     

半主动连通式油气悬架精确反馈线性化控制

利用微分几何法将连通式油气悬架非线性系统模型精确线性化,建立了半主动连通式油气悬架精确反馈线性化控制系统,利用AMESim和MATLAB/Simulink对半主动连通式油气悬架进行了联合仿真。仿真结果表明,半主动连通式油气悬架与被动悬架相比,较好地改善了上车的振动性能,缩短了连通式油气悬架在受冲击作用时的稳定时间,减小了悬架上车的瞬时冲击的最大值,提高了悬架的减振能力和抗侧倾能力。半主动连通式油气悬架改善了悬架动挠度,使悬架动挠度过渡平缓,降低了瞬时波动强度。