变幅运动和起重量对塔式起重机起重臂振动的影响规律

塔式起重机的机构运动容易引起起重机整机的振动,振动产生的交变载荷是起重机产生疲劳破坏的主要原因.因此,研究机构运动对塔式起重机起重臂振动的影响规律具有重要意义.针对小起升高度或附着式塔式起重机,分析了变幅运动和起升运动对整机结构振动的影响规律.将塔式起重机简化为在起重臂铅垂面内振动的悬臂梁,并且将变幅小车和货物等效为移动质量,将格构式起重臂等效为实腹式起重臂,基于Euler-Bernoulli梁理论建立移动质量-悬臂梁系统振动微分方程,通过仿真研究变幅运动和起重量对起重臂振动响应的影响规律.仿真结果表明:起重臂振动的幅值和频率随着变幅速度的增大而减小,振动的幅值和周期随着起重量的增大而增大.     

多间隙耦合齿轮转子系统动力学与试验研究

为了研究多间隙对齿轮转子系统动力学特性的影响,提出一种考虑多间隙耦合的齿轮转子系统动力学建模方法,并利用相应的动力学试验验证了建模方法的准确性。在动力学模型中,考虑了轴承径向间隙、动态齿侧间隙以及时变啮合刚度。分析转速和间隙大小对系统振动特性的影响规律。结果表明:从动轮加速度振动频谱主要包含径向振动频率和啮合振动频率。随着转速的提高,径向振动幅值增大,啮合振动也更为剧烈。径向间隙增大导致径向振动与啮合振动幅值升高,而齿侧间隙增大会导致机构回差增大。通过动力学验证试验,从频率和幅值上验证了理论计算和分析结果的正确性,但试验数据与理论计算之间仍存在一定误差,尤其是幅值误差较大,这些误差的主要来源是模型参数误差和测量误差。     

新型结晶器非正弦振动系统弹性振动响应的研究

针对开发的逆平行四连杆驱动的串接式全板簧结晶器非正弦振动系统,利用集中参数法建立该系统扭振与线振相耦合的动力学模型,并推导其运动微分方程。采用谐波平衡法求出系统的弹性振动响应,时域分析结果表明,在某些工作频率下结晶器运动规律产生畸变,系统发生剧烈弹性振动。频域方面,由FFT分析得出系统发生共振是结晶器运动规律产生畸变的原因,其本质是弹性振动响应的频谱中谐波明显增多,谐波幅值大幅增加。在此基础上分析系统各类激励对弹性振动的影响,结果表明,具有多频性的内激励是系统共振的决定因素,决定了共振的频率,而外激励只影响共振峰值的大小。这些结论为该振动系统的进一步应用及结晶器非正弦振动系统的平稳性研究提供了理论依据。     

碰撞-渐进振动系统的亚谐振动与分岔分析

建立了碰撞-渐进振动系统的力学模型。分析了激振器和缓冲垫发生碰撞的类型,以及滑块渐进运动的条件。给出了系统可能呈现的4种运动状态的判断条件和运动微分方程。通过二维参数分岔分析,得到系统的各类周期振动在激振频率和预压量参数平面内的存在域及其分布规律。详细分析了1/n亚谐振动的分岔过程。当激振频率增大时,由于发生周期振动的实擦边分岔、虚擦边分岔或鞍结分岔等非光滑分岔,使得1/n亚谐振动的分岔过程变得更加复杂,而且受预压量的影响比较大。     

两级星型齿轮传动系统低振动齿廓修形设计研究

针对两级星型齿轮传动系统，为降低系统振动、提升系统性能，开展齿廓修形方法和动力学建模研究。并基于此开展修形参数对系统动态啮合力齿频幅值的影响规律研究，确定齿廓修形参数设计范围。获得齿廓修形参数的非劣解集合，以内外齿轮副啮合频率对应的幅值最小为目标，确定系统齿廓修形参数。开展未修形与修形齿轮系统的动态响应分析，验证了系统齿廓修形设计方法的可行性。结果表明，合理的修形参数可以有效地减小系统的振动。     

轧制力动态特性影响下的轧机辊系振动行为研究

考虑受辊系振动影响时轧制力的动态特性,建立了板带轧机辊系非线性振动模型。采用平均法求解得到振动系统的幅频响应,分析不同轧制速度和外激励幅值对幅频特性的影响规律。运用奇异性理论分析振动系统静态分岔行为,得到系统分岔的转迁集以及出现不同振动形态的临界条件。以轧制速度为分岔参数,研究轧机辊系振动系统动态分岔特性。结果表明：轧机辊系振动行为对轧制速度变化十分敏感,振动幅值随着外激励幅值和轧制速度增大而增大,系统不稳定频率范围随着轧制速度提高而减小,随外激励幅值增大而增大;系统随轧制速度变化出现阵发性混沌运动,结合最大Lyapunov指数曲线得到稳定轧制时的速度范围。研究结果为抑制轧机振动和保障轧机稳定运行提供了理论参考。     

非线性宽频压电振动能量采集器的研究

为改善双稳态压电振动能量采集器在基础低幅值激励条件下的输出性能,提出了一种带有线性放大器的非线性宽频压电振动能量采集器,通过线性放大器对基础低幅值激励进行一级放大后,激发双稳态压电振动能量采集器进入高能轨道的大幅值周期振动,从而提高能量采集器的输出性能。根据力学和电学平衡方法建立了非线性宽频压电振动能量采集器的两自由度集总参数模型和运动微分方程,并对系统模型进行时域和频域求解,仿真分析了系统质量比、刚度比等参数对系统输出特性(振动位移、速度、相图和输出电压等)的影响。最后,通过与双稳态压电振动能量采集器输出性能的实验结果对比分析,表明非线性宽频压电振动能量采集器在较小的激励幅值作用下具有更高的输出特性和更宽的工作频带。     

单级齿轮系统拍击特性研究

用数值仿真法和映射法研究了齿轮系统的拍击振动特性。通过研究每一次碰撞之间的映射关系、每一拍击周期之间的映射关系,得出的结论是:激励幅值的大小是影响系统拍击性能的一个重要因素;当激励幅值增大时,齿轮碰撞速度也增大,在一定条件下,将发生齿背碰撞;当激励幅值变化时,齿轮系统的初始脱齿状态也将发生变化,由此导致系统产生1周期、2周期、多周期甚至准周期拍击振动;转速波动的二次谐波分量对系统拍击性能的影响与基频分量的影响基本相同,因此,忽略二次谐波将导致较大的误差。用周期性拍击过程之间的映射关系研究齿轮系统的拍击特性,会带来很大的方便。     

内花键齿形的振动辅助冷挤压细化晶粒的机理研究

为研究轴向振动冷挤压工艺中成形件组织演化规律,采用元胞自动机方法模拟了轴向冷挤内花键成形过程中毛坯的微观组织演化过程.发现施加辅助振动的冷挤工艺加工出来的内花键平均晶粒尺寸明显小于无辅助振动时的平均晶粒尺寸.通过正交试验,分析了振动频率、振动幅值和挤压速度对成形件微观组织的影响规律.方差分析的结果表明,振动幅值对齿根部位晶粒平均尺寸影响最显著,而对节圆与齿顶部位晶粒尺寸影响最显著的分别是振动频率和挤压速度;振动频率对成形件齿根和节圆部位的平均晶粒均匀度影响最显著,挤压速度对齿顶的晶粒均匀度影响最显著.对辅助振动参数影响晶粒细化的机理进行了总结.     

风机叶片疲劳加载振动频率特性分析与试验

针对风机叶片疲劳加载过程振动特性,建立旋转偏心块驱动的叶片疲劳加载系统动力学模型。基于拉格朗日方程推导出系统的数学模型,利用平均法近似解析系统动力学方程,得出振动过程中电机转矩平衡方程。分析振动频率的变化规律,建立仿真模型,对系统频率捕获过程进行数值仿真,揭示系统的自同步振动特性。风机叶片疲劳加载试验表明:叶片在受迫振动时,叶片振动频率并不总等于驱动频率;驱动频率与叶片固有频率偏差较大时,叶片振动幅值及频率波动明显;频率偏差在较小区间范围(0.47~0.62Hz)时,偏心块驱动系统与叶片容易发生频率捕获,振幅较小并趋于稳定;在负载转矩较大而电机功率不足时,偏心块会发生转速跳变。     

齿轮系统Rattling动力学行为研究

在考虑主动轴驱动转矩波动及齿轮副齿侧间隙的情况下,建立了单间隙齿轮系统Rattling分析的集中质量模型。计算了不同激励频率下齿轮系统振动性态随着激励幅值的增大而变化的规律。从计算得到的齿轮系统工作状态图,分析了齿轮系统振动噪声随着激励频率增大而变化的规律。计算结果还表明:激励频率在366.5 rad·s～1以下时,随着激励幅值的增大,齿轮系统由完全啮合状态的单周期振动直接激变为时而啮合时而脱啮碰撞状态的混沌振动,而在这一混沌区域内还有可能出现周期窗口;在完全脱啮的状态下,随着激励幅值的增大,某些激励频率下,依次出现单周期、三周期之后变为混沌振动;某些激励频率下,依次出现单周期、二周期、四周期的周期倍化变为混沌振动;以固有频率激振时,齿轮副在时而啮合时而脱啮碰撞的状态表现为四周期的周期振动,而且随着激励幅值的增大还会出现齿轮副完全啮合的单周期振动,之后又激变为完全脱啮的混沌振动,表现为更加复杂的非线性特征。     

自动扶梯链传动横向振动实验分析

基于摄像测量学,为扶梯链传动的横向振动设计了一套非接触式测量系统,对理论结果的验证提供了有效实验方案。首先介绍了系统组成及实验装置,结合振动特性提出了定点检测和链节追踪两种研究方案,接着考虑实际扶梯参数进行实验测量和数据处理,最后将实验数据与理论参数对比,验证了方案高效实用。结果表明:扶梯运行中,驱动链条振动幅值中间较大,向两边递减,且松边的振动幅值要远大于紧边;通过FFT变换知,紧边的单个链节振动频率接近于链条与链轮的啮合频率。     

平方非线性对屈曲薄板振动性能影响的研究

分析研究参数激励简支矩形薄板非线性振动中的超谐振动。依据Karman方程的动态比拟，运用Galeerkin法将控制薄板振动的微微分方程转化参数激励Duffing型方程。针对该方程进行的变换表明，屈曲薄板振动系统为带有平方和立方非线性的参数激励非线性动力系统。应用摄动分析研究系统中平方非线性因素对系统的调节机理以及平方非线性导致的2倍超谐振动。分析结果表明，由于平方非线性对系统的调节作用，在一定的参数域响应中自由振动项的幅值不会因阻尼的存在而衰减，自由振动以激励频率2倍的频率参与系统的响应。基于理论分析的试验研究证明，所讨论的参数激励屈曲薄板振动系统在一定的参数条件下将出现2倍超谐振动。由2倍超谐振动参与的系统的振动状态是稳定的周期运动。     

具有动态侧隙的齿轮传动系统动力响应分析

综合考虑动态侧隙、时变啮合刚度、齿轮偏心和传动误差等非线性因素,建立齿轮 转子 轴承传动系统的非线性动力学模型。以分形理论为基础,引用尺寸一致性的Weierstrass-Mandelbrot函数模拟动态侧隙的变化趋势。利用4阶龙格 库塔法对系统的非线性动力学微分方程求解,探究动态侧隙对系统响应的影响。结果显示：综合对比定侧隙系统和动态侧隙系统,齿轮在扭转方向上振动幅值的波动较大,动态侧隙系统由准周期运动渐变为混沌运动,并且与动态侧隙曲线的复杂程度有关;齿轮在扭转方向相平面的轨迹随动态侧隙的标准差(standard deviation,简称STD)呈现出规律性变化;在系统振动响应频谱中,随着动态侧隙曲线的复杂程度的加剧,频率成分多样性增强,噪声频率的幅值逐渐增加,高倍频的幅值激增。     

支承松动的质量慢变转子系统混沌特性研究

建立了带有支承松动故障的质量慢变转子系统的动力学模型，利用数值积分和Poincare映射方法，对该转子系统由于支承松动故障而导致的动力学行为进行了数值仿真研究。给出了系统响应随转子转动频率变化的分岔图、最大Lyapunov指数曲线图、典型的Poincare截面图和幅值谱图等，以及质量慢变系数对系统响应影响的分岔图。结论表明：转子的横向均为多周期运动，纵向响应几乎均为混沌运动；随着转动频率的增加，转子的振动幅度出现波动，而在2倍固有频率处达到极小值；质量变化幅值系数的增加致使混沌运动的频率区间增大等。     

机车转子系统的非线性动力学分析

随着机车速度的提高,对其运行安全和稳定性提出更高要求。为研究机车轮对转子系统的动力学特性,在考虑弹性支撑、齿轮时变刚度等复合非线性因素影响下,基于哈密尔顿最小势能原理建立非线性连续-质量转子系统的动力学模型。在此基础上,对系统进行无量纲化,求解系统振形函数及固有振动频率。利用多尺度法求取非线性转子系统的渐进解,分析系统支撑刚度、阻尼及其齿轮时变刚度参数作用下,转子的主共振稳态幅频响应。研究表明:复杂边界条件下,齿轮的位置将直接影响模态幅值。轮轨激励的变化,对系统低频幅值影响较大、高频较小。轮轨激励达到临界值时,系统出现饱和共振,其后轮轨激励的变化,将不再影响系统的幅值。齿轮冲击刚度增加,转子系统位移显著增大。研究结果为机车轮对转子系统的动态特性分析和故障诊断奠定了一定的基础。     

电梯柔性提升系统横向-纵向耦合动力学建模与仿真

文中针对电梯柔性提升系统速度和行程等不断增加、外界激励源复杂等问题,基于能量法和Hamliton原理,考虑提升系统底部平衡绳以及平衡绳张力的影响,建立系统横向-纵向耦合振动控制方程,使用Galerkin法将振动控制方程离散为常微分方程。以高速曳引电梯的结构参数与运动状态参数作为常微分方程的输入条件,分析平衡绳与导轨典型不平顺对系统振动的影响。结果表明,平衡绳能抑制系统的横向振动,上行横向振动加速度响应幅值降低20%,下行降低5%,对系统的纵向振动加速度响应影响较大,系统启动时下行加速度响应幅值达0.91m/s2,随后快速衰减,振动位移响应由18 mm降低为4～7 mm,系统上行时的振动响应比系统下行时的振动响应大。导轨不平顺对系统横向振动响应影响较大,在不平顺处出现横向振动响应突变,对纵向振动无影响。该研究结果为电梯柔性提升系统的振动控制与振动特性的进一步研究提供一定参考。     

软式非线性同步振动沉桩系统的动力学分析

对软式非线性同步振动沉桩系统进行动力学特性研究。首先,建立同步振动沉桩系统的软式非线性振动模型,采用一次近似解的幅频特性方程判定系统周期解稳定性问题;然后,利用选取的参数分析系统幅频特性关系,并且根据幅频特性曲线确定系统多解处的稳定解问题,以及讨论沉桩系统参数(激振频率、土的刚度和阻尼、激振器的偏心距等)对系统动力学特性的影响;最后,基于Matlab/Simulink采用四阶龙格-库塔法运算程序进行数值仿真确定系统周期解稳定性。通过理论和仿真系统地分析了系统周期解的稳定性特性,以及系统各参数对系统周期解的影响。     

激励幅值慢变转子系统的动力学研究

建立了激励幅值慢变转子系统的动力学模型,利用渐近法对其动力学行为进行解析研究,得到了用显式形式表示的近似解析解,给出了系统响应的时域波形图和轴心轨迹图,分析了激励频率和系统阻尼对最大轴心位移的影响。结果表明:激励幅值慢变转子系统的振幅会产生相应的慢变波动,此类转子系统为多周期运动,周期数取决于激励频率和幅值慢变系数组合关系,且振动周期具有参数慢变敏感性等。     

单自由度双侧非对称碰撞振动系统在高斯过程下的稳态响应

以随机激励下单自由度碰撞振动系统这种非常具有代表性的非光滑系统作为主要研究对象,分析了此类系统的稳态响应并研究了噪声对系统响应的影响,分别得到了该系统的位移、能量、幅值的稳态概率密度以及位移与速度的联合概率密度,并利用数值模拟验算了该方法的准确性。