液压缸低速运动的动态分析

通过理论分析和试验验证研究了液压缸运动的非线性动态特征。提出弹簧刚度随活塞位移变化和工作状态不同而呈现出软硬弹簧特性的非线性弹簧力特征，其作用效果可以用有阻尼的Duffing方程来近似描述；摩擦力随速度的变化遵循Streibeck曲线，其作用效果随工作点在曲线上所处区段而异，可以用van der Pol方程来近似描述。指出液压缸低速爬行是在特定工况下的“跳跃现象”、自激振动等多重作用的结果。     

液压缸运动的非线性动态特征

根据非线性动力学的观点,通过理论分析和试验验证,研究非线性弹簧力和非线性摩擦力对液压缸动态特性的作用。得出三种不同节流调速回路工况下液体弹簧刚度随位移变化规律,发现不同工况各自呈现出软弹簧特性或硬弹簧特性。提出非线性弹簧力作用可以用有阻尼的Duffing方程描述,非线性摩擦力作用可以用Van Der Pol方程描述,非线性弹簧力和非线性摩擦力耦合作用可以用Lienard方程描述。指出液压缸低速爬行原因是在特定工况下软弹簧特性引起的“跳跃现象”和非线性摩擦力引起的自激振动共同作用的结果。方程的解在不同工作条件下具有不同的形态,说明液压缸非线性动态特性复杂多变。     

含间隙平面连杆机构动态特性研究

采用非线性弹簧接触力和非线性阻尼描述了含间隙运动副副元素的碰撞接触过程,以此为基础建立了含间隙平面连杆机的动力学模型,通过大量的数值仿真,研究了运动副间隙对机构动态特性的影响及副元素的相对运动过程。首次指出了高速运转条件下,运动副副元素由于弹性变形而出现的连续变形接触现象。     

铰接车橡胶弹簧悬挂系统非线性特性建模分析

橡胶弹簧悬挂系统结构简单减振性能良好,在非公路车辆、大型载重车辆和工程车辆中有广阔的应用前景。对铰接式自卸车悬挂系统进行了研究,对前悬沙漏式橡胶弹簧、后悬的复合橡胶弹簧等进行静、动态实验及分析,在试验的基础上,基于有限元方法对橡胶弹簧的非线性刚度特性进行理论建模与分析,并分析橡胶弹簧结构参数对其刚度特性的影响。对其非线性刚度进行分析,对比分析表明模型仿真与试验分析结果曲线具有一致性,表明所用理论方法和所建模型的准确性;采用非线性有限元接触模型对橡胶弹簧特性进行分析,可有效提高分析的时效性;橡胶弹簧的静态特性试验研究表明,结构的刚度与系统的载荷呈现正相关特征;橡胶弹簧的动态特性试验研究表明,其动刚度和阻尼损耗因子与振动频率和振幅有很大的关系;试验结果和分析模型可作为设计选用橡胶弹簧的依据。     

非线性液压弹簧力对电液伺服系统非线性动力学行为影响的研究

探究了非线性液压弹簧力对电液伺服系统动态特征的影响。根据非线性动力学原理,建立了系统的动力学模型。通过理论研究指出,非线性液压弹簧力作用可以用Duffing方程描述。通过数值分析揭示了系统内在的分岔现象及典型非线性动力学行为。通过对实测数据进行深入的分析,揭示了液压弹簧的软硬弹簧特性引起的“跳跃现象”。发现液压弹簧力的非线性作用会引发非线性振动,在系统建模与动态特性研究时应该将其非线性作用考虑在内。     

基于AMESim的螺纹插装式平衡阀动态特性的分析

建立了带有螺纹插装式平衡阀的液压平衡回路的AMESim仿真模型,仿真分析了液压缸负重和平衡周内阻尼孔、周口锥角、弹簧刚度等主要参数对平衡阀及其回路动态特性的影响.结果表明液压缸负重、平衡阎内阻尼孔和阀口锥角等对液压缸下行运动的速度平稳性产生重要影响,该研究为螺纹插装式平衡阀的设计及平衡回路参数匹配提供了指导.     

多间隙运动副平面连杆机构动态特性研究

采用非线性弹簧力和非线性阻尼描述含间隙运动副元素的碰撞接触过程，以此为基础建立了多间隙运动副平面连杆机构动力学模型；通过数值仿真研究了多间隙运动副对平面连杆机构动态特性的影响，进而讨论了在高速机构设计中应采取的设计方法；并首次指出了高速运转条件下，运动副元素由于弹性变形而存在的连续变形接触现象和多间隙运动副之间的相互影响特性。     

基于LuGre摩擦模型的液压缸爬行现象研究

为了分析液压缸的爬行现象,建立了基于LuGre摩擦模型的阀控缸数学模型,并借助Matlab进行仿真分析。通过相平面法研究阀口开度、液压弹簧刚度、非线性摩擦力、供油压力等参数对液压缸爬行现象的影响规律。研究表明:当阀口开度增加到11%以上,鬃毛刚度减小到8×10~7N/m以下,鬃毛微观阻尼系数减小到2×10~3N·s/m以下,Stribeck速度减小到0.007 m/s以下,供油压力增加到8 MPa以上,液压缸都不会产生爬行现象;增加液压弹簧刚度或者减小动静摩擦差异均有助于避免爬行现象的产生。     

基于遗传算法的ECAS系统中三级阻尼匹配优化设计

以阻尼有级可调的电子控制空气悬架系统为研究对象,提出一种阻尼和弹簧刚度与车辆不同运行工况的匹配方法。该方法分析空气弹簧的刚度特性,拟合了空气弹簧的有效面积随弹簧高度变化的多项式;在考虑空气弹簧非线性的情况下,建立双质量非线性动力学模型,以提高平顺性为目标,以控制动挠度与动载荷为约束条件,采用遗传算法优化,分析路面状况、车速、簧上质量对阻尼值优化的影响,设计阻尼的优化策略;根据优化结果确定三挡阻尼的方案,通过建立1/2整车车辆非线性动力学模型,考察三挡阻尼值控制方案的有效性。分析结果表明：该匹配方法可有效地提高车辆的平顺性,实现了阻尼值与弹簧刚度及车辆不同运行工况下的匹配。     

高速列车抗蛇行减振器动态模型及特性研究

针对高速列车油液单向流动式抗蛇行减振器,考虑其节点和油液刚度、活塞质量、流量泄漏等问题,采用静态试验获得阻尼阀卸荷特性,根据油液的压力流量方程建立减振器非线性动态模型,通过数值仿真和试验比较了减振器在不同激扰幅值和频率下的阻尼力、动态刚度和动态阻尼,误差均在5%以内;研究了减振器静态阻尼力-速度曲线与动态刚度、动态阻尼之间的关系。实验结果表明：减振器静态阻尼曲线在卸荷点之前的非线性对动态参数影响显著,激励幅值越小影响越大;保持卸荷点前后阻尼不变,增大卸荷速度能提高大激扰幅值和高激扰频率下的动态刚度和动态阻尼;固定卸荷速度、增大卸荷力,动态刚度和动态阻尼均增大。     

点接触弹流摩擦副动特性研究

弹流油膜具有显著的弹簧、阻尼特性,对高副机械零件和系统的动特性具有重要影响。研究弹流摩擦副的动特性,揭示弹流摩擦副动力学特性的变化规律,对改进和提升整个机械系统的动力学设计具有重要意义。基于弹流润滑理论和机械振动学,建立点接触弹流摩擦副的摩擦学-动力学耦合模型,采用数值方法求解弹流摩擦副在简谐激励下的振动响应;通过简谐激励下弹流摩擦副的阻尼环识别出弹流摩擦副的刚度和阻尼,用参数控制的方法研究载荷、速度、材料参数及椭圆度等对弹流摩擦副刚度和阻尼的影响。结果表明：在研究的速度和载荷范围内,摩擦副的刚度和阻尼随载荷和椭圆度的增大而增大,随速度和材料参数的增大而减小,其中载荷对点接触EHL摩擦副的刚度和阻尼的影响最为显著,相比阻尼,摩擦副的刚度随载荷、速度和材料参数的变化幅度要大得多。在数值算例的基础上,给出弹流摩擦副的刚度和阻尼关于载荷、速度和材料参数的拟合公式。数值比较结果表明,给出的拟合公式具有满意的精度,可快速计算弹流状态下点接触摩擦副的刚度和阻尼。     

动力稳定车旁承动态特性研究

在研究动力稳定车整体性能中,旁承动态特性是其关键因素之一。在确定了旁承橡胶弹簧的本构参数下,建立了旁承的有限元模型,并基于动态特性分析研究了其垂向的动态特性。研究结果表明,不同载荷和频率组合下,旁承橡胶弹簧常数及内部阻尼动态特性呈现非线性变化,为旁承优化设计提供了理论依据。     

弹流润滑球轴承-转子系统载荷特性分析

基于点接触弹性流体动力润滑理论,搭建了球轴承在弹流润滑状态下刚度-阻尼的计算公式,依据该动态刚度-阻尼建立了球轴承-转子系统动力学微分方程,采用数值方法求解系统在不同参数条件下的轴心轨迹、相图、分岔图,分析径向载荷对轴承-转子系统动力学特性的影响。研究表明,在弹流润滑油膜的作用下,具有动态刚度和阻尼的滚动轴承-转子系统显示出了更为复杂的非线性动力学特性;径向载荷是影响轴承转子系统的重要因素之一,较大的径向载荷有利于系统周期性运转。     

线接触弹流摩擦副的动特性研究

基于机械振动学和弹流润滑理论,将弹流油膜简化为弹簧阻尼,建立了线接触摩擦副的摩擦学、动力学耦合模型,用数值方法求解了摩擦副的振动响应,通过简谐激励下系统的阻尼环求得摩擦副的刚度和阻尼,分析了载荷、速度对摩擦副动力学特性的影响.结果 表明:弹流油膜具有显著的刚度、阻尼特征;弹流状态下,当速度一定时,摩擦副的刚度、阻尼随载荷增加而几乎线性地增加;而当载荷一定时,摩擦副的刚度、阻尼随速度的增加而指数般减小.     

基于流体弹簧的新型膝关节支架的液压特性仿真

对膝关节外骨骼的流体弹簧驱动单元进行设计计算及建模,基于液压仿真软件AMESim建立流体弹簧的液压系统模型.用流体弹簧计算得到的参数对液压系统进行设置,分析不同直径阻尼孔的阻尼力特性.流体弹簧的设计中得到了工作压强及回复力与液压缸参数之间的定量关系,仿真分析结果表明了阻尼孔直径与流体弹簧的回弹速度之间的定性关系,阻尼孔直径越小,回弹速度越慢,对运动缓冲效果也越好.     

空气弹簧动态特性拟合及空气悬架变刚度计算分析

为深入研究车辆空气悬架的性能,在悬架系统动力学模型的建立和仿真计算过程中,需要考虑空气弹簧的刚度随弹簧载荷和工作高度改变而变化的特点。根据空气弹簧的动态特性试验数据构成一簇有规律曲线的特点,分别以弹簧工作高度和初始载荷为自变量进行两次曲线拟合,用非线性曲线拟合方法代替气体状态方程,得到空气悬架使用条件下空气弹簧的刚度工作曲线方程。在悬架半车离散状态空间模型仿真的每个计算步长开始时,随悬架动挠度的实时状态来确定模型中空气弹簧的刚度计算数值,从而达到对空气悬架进行变刚度仿真分析的目的。采用此方法计算的某客车空气弹簧气压瞬态响应与滚下法悬架固有频率试验时测到的空气弹簧气压曲线更接近,提出的空气弹簧变刚度特性拟合处理和悬架模型变刚度仿真方法有效。     

交变载荷作用下端面密封热力耦合特性分析

为研究交变载荷和热力变形对端面密封瞬态耦合特性的影响,以烟气脱硫釜用侧入式单端面机械密封为研究对象,考虑流体黏度随温度的变化,建立其热力耦合计算的数学模型并给出详细的求解边界条件,推导弹簧作用力的交变载荷数学表达形式,通过与载荷时间结合的瞬态分析模型,采用Galerkin差分格式对时间域上的雷诺方程和热传导方程进行离散,获得密封端面的接触压力、摩擦扭矩和温度分布等性能参数。结果表明:瞬态分析中各密封性能参数在每一时刻点仍表现出与稳态工况相似的特征,端面局部接触且处于高温区;随时间变化的弹簧比压,改变了密封装置的受力状况,使得密封端面的接触压力、摩擦扭矩、温度等呈现出交变的瞬态特征,且端面温度等热特性出现明显的热迟滞现象。     

高压液压缸安全性评价分析与研究

液压缸作为液压阀系统的基本组成元件,在液压能的作用下进行线性往复运动,将液压能转化为机械能,其具有结构简单,工作可靠的特点。文中介绍了液压缸应力分析、寿命评估的数值分析研究方法及液压缸的工作特性,并通过流体力学(CFD)软件、ANSYS非稳定动态网格模型、双路耦合法(FSI)等对液压缸的安全系数、疲劳寿命、活塞腔压力、有杆腔压力及活塞速度随流量的变化进行数值计算分析。通过应力分析可知,液压缸内部压力高于液压缸的屈服应力。     

插秧机液压升降及水平摆动系统的建模与仿真

基于UG建立了水稻插秧机插植台液压升降和水平调整装置的三维模型,并导入动力学仿真软件ADAMS中进行动力学分析,得到不同传动方案液压缸的负载变化规律;然后将动态负载导入到AMESim中建立的液压系统仿真模型,研究插植台姿态调整过程中液压传动系统的动态特性。仿真结果表明：液压缸所受负载随插植台位置的变化呈非线性变化,在升降和摆动的极限位置处出现峰值;升降系统采用方案一、水平调整系统采用方案二时,液压缸的工作压力较小,速度稳定较好,且换向冲击小。研究结果可为插秧机液压系统的设计提供理论依据。     

某车液压助力转向系统动态特性的仿真

为了分析某车齿轮齿条式液压助力转向系统的动态特性,建立了液压系统转向控制阀、转向液压缸及其他主要元件的数学模型。采用SIMULINK对该系统进行分析,仿真模型以前轮受到交变载荷时产生的偏转角为输入,以转向液压缸输出力为输出。仿真结果表明,当转角频率不变时,液压缸输出力随前轮转角幅值增大而增大;当转角幅值不变时,液压缸输出力随前轮转角频率增大而增大。最后,为了改善液压助力转向系统的动态特性,分析了扭杆刚度、转向液压缸负载质量和液压系统的液体体积弹性模量对液压缸输出力的影响。