纵弯模态复合型直线超声电机定子质心振动研究

针对纵弯模态复合型直线超声电机的质心振动问题,采用等效非线性弹簧层接触理论,建立了刚性平面接触模型和定子法向运动的动力学模型,进而解出一阶纵振模态和定子质心振动的动力学方程,得出质心振动的稳态解。根据建立的模型,分析了定子质心振动对电机机械输出性能的影响;并通过MATLAB仿真计算进一步分析了预压力弹簧刚度、预压力大小等因素对定子质心振动响应的影响。最后制作样机并开展了实验研究。实验表明模型是有效的,该研究可以为直线超声电机的动力学建模和结构优化设计提供理论依据。     

铝箔卷装盒机封口机构动力学仿真及参数优化

目的解决铝箔卷装盒机封口机构在工作过程中出现抖动和凸轮回位弹簧经常断裂的问题。方法建立封口机构的虚拟样机模型并进行动力学仿真,通过封口机构的动力学特性分析封口机构中凸轮轮廓、回位弹簧刚度、装盒速度对整个封口机构工作性能的影响。结果仿真结果表明,封口机构的抖动出现在封口机构封口完毕之前,正准备进入保持阶段的时候。回位弹簧刚度有助于减缓封口机构的抖动,但若继续增加刚度,减缓抖动的效果不明显。结论当凸轮回位弹簧的刚度为0.4 N/mm,封口速度为2盒/s时,封口机构的抖动最小,整个过程中无明显的冲击现象,整机性能得到提升。     

航天器非火工分离装置接触建模与仿真分析

为保证航天器发射过程中分离装置的可靠连接与分离，对某型非火工分离装置的接触动力学及分离释放过程进行研究。该非火工分离装置采用记忆合金弹簧作为驱动源，分析接触碰撞模型并根据接触理论计算接触参数，建立其动力学仿真模型并进行仿真计算，结果显示分离冲击不超过300g,与试验结果相符。研究分离装置中记忆合金弹簧回复时间、预紧力及弹簧刚度等因素对分离过程的影响，结果表明回复时间和预紧力对分离装置的冲击响应的影响效果相反，应综合考虑取值，弹簧参数中分离顶推弹簧刚度和螺栓弹簧刚度对分离冲击的影响最大。     

背衬封装对卧板式直线超声电机输出推力的影响

研究了超声电机的背衬封装与预压力承载能力的关系。以外型尺寸为36mm×5mm×4mm的卧板式直线超声电机为研究对象,建立了电机振动力学模型,针对不同封装方式下的模型进行了分析。通过改进的等效刚度模型,研究了封装夹持对电机刚度参数的影响,得出电机封装与预压力承载能力之间的关系,并通过预压力加载实验测得各自所能承载的最大预压力。当激励信号电压为150Vpp,频率为63kHz时,给电机添加局部背衬的封装方式,使电机能够承受的最大预压力为16N,输出推力比常规封装大两倍以上,证实了背衬式封装能改变力传递路径,能使电机能承受更大预压力。     

燃料电池车用超高速空压机临界转速分析与提高措施

针对空压机进气增压可提高大功率燃料电池发动机性能和功率密度,但空压机超高速电机转子-轴承系统存在共振失稳乃至断轴的实际工程问题.本文采用有限元法建立空压机高速电机轴承-转子系统动力学模型,基于ANSYS软件对某超高速永磁电机转子进行动力学仿真,分析某燃料电池空压机高速电机转子-轴承系统的临界转速,揭示轴承刚度、轴承位置以及转轴质量等因素对临界转速的影响规律,并提出改善措施.结果显示,增大轴承刚度、适当减小轴承跨距以及减轻转轴的质量可以有效地增加转子轴承系统的临界转速.     

牵引电机转子振动对高速列车动力学性能的影响

为了分析牵引电机转子振动对车辆动力学性能的影响,建立了包括驱动系统的动车非线性动力学模型,模型中考虑了转子-轴承系统的非线性力.通过数值仿真,研究了转子-轴承系统非线性反力对牵引电机振动的影响,对比分析了考虑与不考虑转子轴承非线性反力时车辆在驱动、匀速和惰行工况下的动力学特性.结果表明,电机转子的振动是由轴承变刚度频率...     

新型方尖塔形定子二自由度超声电机的结构设计、驱动机理与性能研究

提出了一种新型二自由度超声电机结构及工作原理。该电机具有一个方尖塔形定子和一个具有凹球面的基座,定子由预压力弹簧压在基座的凹球面上。利用定子局部弯曲振动作为工作模态,使得该型电机易于小型化。有限元仿真观察到了定子驱动端的椭圆运动,作用于球面基座可驱动定子运动。原理样机性能为: x 方向最大速度145mm/s, y 方向最大速度180mm/s, x 方向最大推力4.3N,y方向最大推力5.0N。     

四自由度全柔顺并联机构刚度分析

利用动力学方程求出4 CRU型全柔顺并联机构支链的刚度,并用ANSYS软件仿真结果验证此种方法的正确性,为求全柔顺并联机构整体刚度提供了依据;本文基于4 CRU并联机构的运动特性,采用传统柔性并联机构的构成方式设计了具有全柔顺特性的新型4 CRU的全柔顺并联机构;利用动力学方程对全柔顺支链刚度进行计算;采用ANSYS软件建立4 CRU型全柔顺机构支链模型,并对其刚度进行仿真实验对比研究;仿真结果与计算结果基本上一致,验证了分析方法的正确性.     

空气弹簧参数对减振性能的影响

空气弹簧因其固有频率低和承载能力大等特点在车辆和精密设备的隔振中得到广泛应用.讨论了空气弹簧刚度与工作压力、附加气室体积的函数关系,分析了阻尼对隔振传递率的影响,仿真说明了空气弹簧的隔振效果.     

行波型杆式超声电机的动力学分析与性能仿真

建立了行波型杆式超声电机定子的压电有限元模型,并对定子进行了动力学分析.结合行波型超声电机的三维接触/摩擦驱动模型和转子的动力学方程推导了整个电机的机电耦合模型.基于此模型,对直径为20 mm的行波型杆式超声电机进行了动态特性仿真和机械性能预测,仿真结果得到了样机实验结果的验证.     

矩形永磁铁的磁力计算及其应用

负刚度结构可用于系统的低频隔振,依据等效磁荷法建立矩形永磁铁的磁力和刚度解析模型,得到实现负刚度的最优磁铁布置和充磁方向,并设计三磁体型准零刚度隔振系统。仿真结果表明,矩形磁铁磁力和刚度计算模型准确,三磁体型准零刚度隔振器在不影响载荷性能的前提下具有优越的低频隔振性能。     

Dynamical Analysis of Rub-impact Rotor System with Asymmetric Oil Film Force

Considering the effect of non-symmetry film force,nonlinear stiffness and nonlinear friction force,a dynamical model of rub-impact rotor system is established,then the nonlinear dynamical behavior is studied by numerical analysis method.The effect of rotation speed,nonlinear stiffness ratio and speed effect factor on brifurcation and chaotic behavior for rub-impact rotor system is comprehensively analyzed.The analysis results show that the effect of non-symmetry film force,nonlinear stiffness and nonlinear friction force on the dynamical behavior of the rotor system has close relation with rotation speed.The chaotic behavior exists in a wider parameter region,and the chaotic evolution rule is more complicated.The research provides a reliable theory basis and reference for diagnosing some faults of the rotor system.     

基于空间轴承寿命预测的预紧力优化分析

以航天机构中的精密轴系为研究对象,构建了空间轴承寿命预测的数学模型,提出适宜于固体润滑轴承初始预紧力优化的方法,为其预紧力的设计和选择提供理论指导。基于滚动轴承的运动学、拟静力学和Archard磨损模型,综合考虑支撑刚度和润滑膜抗压极限强度要求,确定了预紧力的许用范围。以使用寿命最长为优化目标,优化了空间轴承71807C的初始预紧力。研究结果表明:空间轴承初始预紧力的选择范围为70 N~200 N;在磨损过程中,磨损深度和残余预紧力相互影响、相互作用;基于使用寿命最长的优化目标,优化得到156 N的初始预紧力为精密轴系组件的最优预紧力,并探究了不同预紧力下空间轴承的失效机理。     

液压缸非线性弹簧力约束下轧机吸振器参数的优化

考虑四辊轧机液压缸非线性弹簧力约束的因素,引入吸振器控制装置,建立带有轧机吸振器的轧机辊系振动动力学模型;通过对轧机吸振器基本参数的优化,得出吸振器最优的阻尼系数和刚度系数;仿真分析不同质量、弹簧力、摩擦力对轧机辊系振动幅频特性曲线的影响规律,得到轧机吸振器的最优质量可以有效提高系统稳定性,轧机吸振器的最优弹簧力可以缩小系统的不稳定区域,轧机吸振器的最优摩擦力可以有效降低幅频特性曲线的高度,为有效抑制轧机辊系垂直振动提供理论支持。     

一种基于ADAMS的新型货物抓取机构优化设计

目的为移动平台设计一种新型抓取机构以完成生产线上货物的搬运装箱,并对该机构的性能进行优化设计。方法通过使用三维建模软件和动力学仿真ADAMS软件,对抓取机构进行参数化优化设计,得到抓取机构的运动规律和曲线,对其中的关键影响因素进行参数化优化仿真分析。结果优化结果表明,抓取时间每增加0.2 s,货物与离合爪的接触力降低10 N左右,且货物与离合爪之间的接触力在75 N左右波动。合理的控制抓取时间、货物的速度和刚度系数可以有效地提高抓取机构的平稳性。结论通过仿真分析,得到了相对最佳、适用于快速抓取的接触力分布曲线,在对多体机构的运动规律和优化设计的预测方面,通过ADAMS软件可以提供有力的证据,对改进设计具有参考价值。     

杠杆式力标准机不确定度评定

以杠杆式力标准机为例，进行不确定度评定，其它力标准装置不确定度评定可作参考。     

Force transfer model and characteristics of hybrid transducer type ultrasonic motors

The characteristics of longitudinal-torsional hybrid transducer-type ultrasonic motors (HTUSM) are low speed and high torque. The discontinuous-surface-contact mode between the stator and the rotor is different from the many-point-contact mode of traveling wave motors, which is also an essential cause for high torque. Therefore, it is important to analyze its force transfer model between the rotor and the stator. In this paper, issues of using the method of equivalent circuit model are addressed. The relationships between the contact angle, preload, and physical parameters of frictional materials are given, according to the impulse conservation law axially. The equations describing output torque, amplitudes of longitudinal and torsional vibration, and parameters of the rotor are derived according to the principle that the work done by the load is equal to that by the driving force in one vibrating cycle. All factors that influence the mechanical characteristics are analyzed, and accuracy and suitability of the force transfer model are verified by comparison with the prototype motor. The formula for transfer efficiency on the stator/rotor interface is given, and the low-efficiency of this type motor is explained. The wide-working frequency range property of this type motor is shown with experimental results. Based on this study, the parameters of the rotor and preload are determined. The maximum torque of the prototype motor is up to 13.2 nm, and no-load speed of this type of motor is 12.5 rpm.     

压电驱动器可控预紧力主轴设计及性能分析

可控预紧力主轴能够满足高速主轴在整个切削转速范围内热、动特性兼优的要求，已逐步成为智能主轴的重要发展方向。为弥补压电驱动器（piezoelectric actuator, PEA）可控预紧力主轴设计及选型方面的不足，提出一种具有分辨率高、响应快、对切削刚度影响小及结构紧凑等优点的PEA可控预紧力主轴结构。建立了静止状态和运行状态下的角接触球轴承刚度模型，并以此为基础建立了PEA可控预紧力主轴的等效力学模型，得到了预紧机构负载刚度随预紧位移的变化规律。然后，分析了PEA的输出特性，建立了预紧机构的实际输入输出模型，并通过该模型分析了初始预紧力和PEA刚度对预紧力控制区间的影响规律，进而提出了预紧机构设计选型原则。最后，应用提出的主轴结构和预紧机构设计选型原则设计了PEA可控预紧力主轴试验台。试验结果表明预紧力控制分辨率为1.5 N，阶跃响应时间为300 ms，验证了所建预紧机构实际输入输出模型的准确性；温度控制试验结果表明该主轴试验台具有良好的温度调控能力。研究结果可为实际工程中PEA可控预紧力主轴的设计提供指导。     

高速卷接机组大压板调节机构压紧力计算与优化

目的 为使高速卷接机组烟枪成型大压板调节机构能转动灵活且锁紧可靠,有必要减小成品烟支直径与理想直径的误差。方法 分析大压板锁紧机构与烟支直径调节机构的工作原理,研究大压板调节机制和烟支直径卷制质量。通过测试大压板压紧力,得到弹簧工作参数。优化大压板调节机构,使其自锁可靠。结果 根据测量得到的两大压板压紧力分别为137 N和147 N,为确保大压板不分离和卷制质量良好,压缩弹簧弹力需大于209.8 N。优化后最大连杆长度值在[29.2 mm, 29.7 mm]时,大压板锁紧机构可实现自锁。结论 大压板压紧力测算与自锁机构优化可有效地改善烟丝卷制效率,保证了烟支的成品率。