利用频响函数对振动系统进行优化设计

在估算系统参数,建立力学教学模型的基础之上,利用频响函数的相对灵敏度和模态参数之间的关系,通过实测的频响函数对振动系统的物理参数进行修正。     

齿轮传动系统动力学模型参数识别方法研究

针对齿轮传动系统动力学模型中的参数因结合部的存在而不能准确求解的问题,基于考虑传动轴与轴承支承柔性以及齿轮啮合接触柔性的单级直齿轮传动系统六自由度动力学模型,根据系统动刚度矩阵与频响函数矩阵的互逆关系,推导了基于频响函数列的模型参数识别方法。对某齿轮箱中的一对齿轮进行仿真计算,获得其频响函数的某一列;基于获得的频响函数列,利用参数识别方法求解了系统的动力学参数,证明了识别方法的有效性。     

转子轴承系统稳定性分析与识别方法

大规模的工业生产对透平机械的转子稳定性提出了更高的要求,对稳定性的评价及改善技术的需求极为迫切。采用电磁激振器进行正弦扫频试验,用最小二乘法在频域对转子轴承系统的频响函数进行估计来提高数据精度,并使用均值滤波抑制频响函数的高频噪声使得频响特性更加清晰。再利用变换矩阵,将实数域的传统多输入多输出频响函数转化到复数域直接频响函数来消除正反进动模态叠加的影响,为使用有理多项式法识别转子正进动模态参数提供更高精度数据。采用有理多项式法对传统频响函数和复数域直接频响函数进行拟合识别,得到转子系统的模态参数从而进行稳定性评价,并通过理论计算和试验验证,结果表明该方法准确性较高。该方法可为提高离心压缩机的转子稳定性提供理论和技术基础。     

基于试验频响函数刚体特性参数的计算及其应用

试验频响函数(FRF)正越来越成功、广泛地应用于动态和振动系统的不同领域中。基于模态试验的频响函数,尤其是频响函数中的质量线与刚体特性参数的内在关系,提出了一种简便、易行且精确的进行刚体惯量特性参数的计算方法。进行了相关理论的推导,通过实际试验验证分析了该方法。对大型复杂的结构,采用该方法具有一定的优势。     

一种改进的基于响应耦合子结构法的刀尖点频响函数预测方法

针对现有的基于响应耦合子结构法(RCSA)的刀尖点频响函数预测方法需要辨识主轴-刀柄、刀柄-刀具结合面参数以及需要自制刀柄模型等引起的预测误差和预测过程复杂等问题,提出一种改进的基于RCSA的铣刀刀尖点频响函数预测方法。该方法首先改进已有的子结构划分方法,将机床-主轴-刀柄-刀具系统划分为机床-主轴-刀柄-部分刀杆、剩余刀杆和刀齿三个子结构;然后改进主轴-刀柄处转动频响函数的计算方法,通过铣刀的模态锤击实验采用反向RCSA和有限差分法计算机床-主轴-刀柄-部分刀杆结构的转动频响函数,并基于Euler梁模型计算出剩余刀杆、刀齿子结构的频响函数;最后将三个子结构的频响函数耦合确定刀尖点的预测频响函数。以一立式加工中心为研究对象,应用所提出的方法对铣刀刀尖点的频响函数进行了预测,并与其实测频响函数进行对比。对比结果表明：刀尖点的预测频响函数与实测频响函数符合程度较高,其预测、实测前三阶固有频率之间的误差在6.9%以内,所提出的方法可行有效、简单方便,且可直接基于铣刀的模态实验计算主轴-刀柄的频响函数,避免了相关结合面参数的辨识和刀柄模型的制作。     

基于结合部的HSK主轴-刀柄系统动态特性分析

建立了HSK主轴-刀柄结合部的有限元模型(FEM),利用弹性理论和黏性阻尼理论辨识结合部内各位置的刚度和阻尼参数。提出将HSK主轴-刀柄系统分为HSK主轴、主轴-刀柄结合部和刀柄三部分:HSK主轴与刀柄简化为多段Timoshenko梁,并使用响应耦合法来计算其频响函数;主轴-刀柄结合部简化为多点弹簧-阻尼模型,采用多点响应耦合法来计算其频响函数;将各个部件的频响函数进行刚性耦合,进而获得基于结合部的HSK主轴-刀柄系统频响函数。分别假定HSK主轴-刀柄结合部为刚性连接、5点弹性连接和7点弹性连接,计算其频响函数,并与实验结果相比较得到相应的结论。     

基于RCSA与GA的铣刀刀尖点频响函数预测

基于响应耦合子结构分析法建立了铣刀刀尖点的频响函数预测模型,针对其中主轴—刀柄基座系统频响函数矩阵难以理论计算和实验测试的问题,提出了基于实验模态测试与遗传算法寻优相结合的主轴—刀柄基座系统频响函数矩阵的优化拟合方法。以VMC850E型立式加工中心主轴系统为研究对象,基于上述方法对铣刀刀尖点频响函数进行了预测,并与其实测频响函数进行对比。结果表明:刀尖点的预测频响函数曲线与实测频响函数曲线符合较好,预测频响函数的固有频率与实测固有频率在0~4 000Hz范围内的相对误差小于4.37%。     

用半理论法预测主轴系统刀尖点频响函数

采用半理论法,即理论与试验相结合的方法预测主轴系统刀尖点频响函数。首先,介绍半理论法的预测原理;然后,应用半理论法预测主轴系统刀尖点频响函数的流程,包括利用梁理论计算自由-自由状态刀具两端的阻抗矩阵、搭建主轴-刀柄频响函数测试系统、测试装卡短光滑圆柱的主轴-刀柄系统的频响函数、根据半理论法计算刀尖点频响函数和试验验证;最后,以某立式加工中心主轴系统为研究对象,应用该方法对刀尖点频响函数进行预测,并与试验进行对比以证明该方法的有效性。     

基于近似似然的频响函数不确定性模型修正

贝叶斯模型修正框架下,以频响函数作为目标,提出了一种使用近似似然函数的不确定性模型修正方法。相比于模态参数,频响函数包含了结构更加充分的信息,用于结构动力学模型修正时有诸多优点,但现有的不确定性模型修正方法并不能很好地实现将频响函数作为目标进行修正。针对此问题,介绍了频响函数和贝叶斯框架下的不确定性模型修正理论,基于近似贝叶斯计算提出了一种近似似然函数,可适用于频响函数作为目标进行不确定性修正。将提出的似然函数应用到三自由度数值和H型非对称梁的有限元模型修正算例中,并结合DREAM算法对不确定性参数进行识别。研究结果表明：修正后参数的上、下限与目标值相差无几,修正后模型的频响函数与目标值几乎重合,在一定噪声水平下仍具有较好的修正效果,验证了所提方法的有效性。     

刚体惯性参数的动态测试研究

根据刚体动力学原理、频响函数曲线的质量线理论,推导出表征刚体惯性参数的基本原理。然后提出频响函数的拟合方法,并通过误差分析,研究和改进试验方法及优化数据处理,对某圆柱形质量块惯性参数的测试值与理论值比较,标定整个测量系统的误差。最后以某型汽车动力总成为研究对象,基于试验模态分析技术完成该动力总成相关惯性参数的动态测试。     

基于星点设计-效应面法的激光切割表面质量预测模型

提出建立一基于星点设计法和效应面法的激光切割表面质量预测模型,模型以切割速度、脉冲频率、气体压力和焦点深度为输入进行多元线性回归,其复相关系数R2=0.915;绘制控制工艺参数的效应面三维图形,据此选取最佳的控制参数组合形式;通过实际的激光加工试验,验证上述具有一定的可靠性和研究价值。     

液压驱动冷却风扇的转速控制系统研究

液压系统的热平衡温度与工程机械的工况、所处的环境温度和海拔高度等因素都有密切的关系.针对传统冷却风扇定转速设计引起的不足,设计了具有上述多个影响参数输入的闭环控制系统和程序,根据参数的变化对液压驱动的冷却风扇的转速进行实时控制和调节.     

螺栓结合部切向动力学行为辨识方法

首先,以螺栓结合部切向动力学特性为研究对象,基于频响函数的子结构综合法为理论主线,建立结合部切向动力学行为辨识基本方程,推导其切向动刚度Za的理论表达式;其次,联合奇异值分解与最小二乘法,优化辨识结合部切向等效刚度ka与阻尼ca,由此建立螺栓结合部切向动力学数值模型;最后,利用该模型计算结构测点频响函数,进而将其与实测值进行对比。结果表明,二者吻合程度较高,且特征峰对应频率误差分别为1.38%,1.51%和0.84%,验证了所提方法能有效辨识螺栓结合部切向动力学行为,所得等效动力学参数精度较高,可为机械系统整机精准建模提供理论参考与数据支撑。     

基于ANSYS的龙门起重机结构系统谐响应分析

通过模态分析一般只能得到龙门起重机结构的低阶固有频率,为了解各阶频率对结构动载荷的响应情况,本文将对龙门起重机结构系统进行谐响应分析,确定对龙门起重机结构系统动态性能影响最大的模态频率,提取该阶模态频率作为动态优化的目标或状态变量,最后实现预测龙门起重机结构与其它部件之间的动态干扰的可能性。     

柔性机器人协调操作系统动力特性分析

柔性机器人协调操作系统的模型参数从本质上决定了系统的动力特性，而其固有频率又是评价系统内在特性的一个重要指标。过去系统参数和系统固有频率及其动力性能之间的关系没有引起重视，利用柔性机器人协调操作零自由度刚体的动力学模型通过理论推导和实例仿真揭示了柔性机器人协调操作各模型参数和系统固有频率之间的内在联系，分析了其对于系统动力性能的影响，对于柔性机器人协调操作系统操作物体位置误差的控制和高性能柔性机器人协调操作系统的设计都有很重要的意义。     

滚动轴承测振系统的研究

本文对目前我国使用的轴承振动加速度测试系统进行了理论分析和实验研究,得出下列几点结论性意见：1.从理论计算、实测传感系统的谐振频率和实测轴承振动的频谱,都说明目前所用的弹簧连接的压电晶体加速度计测试系统谐振频率在3～4kHz之间。2.从理论和实验都证明弹簧连接的压电晶体加速度计轴承振动测试系统,在触针和轴承外圈之间加油能降低系统的谐振幅值,而不能提高系统的谐振频率到10kHz以上,谐振频率仍在3～4kHz之间。3.本文对目前使用的动圈式轴承振动速度传感测试系统的谐振频率进行了实测,说明速度传感系统谐振频率在12kHz附近。众所周知,轴承振动频率一般在50Hz～10kHz之间,动圈式速度传感系统谐振频率在12kHz左右,和动圈式速度传感系统测试轴承振动,能真实地反映出轴承的振动情况;而触针式压电晶体加速度计测试系统谐振频率在3～4kHz之间系统的固有频率会影响测值的真实性,因此它不能反映同承的真实振动情况,所以对于轴承这种特殊零件的振动测量,速度传感器比加速度传感器适用。因此本文最后建议用动圈式速度传器对轴承振动进行速度测量。     

多通道舵机电动伺服加载器测控系统的设计与实现

针对目前大多数负载模拟器采用电液加载方式所存在的一些问题,并结合实际产品指标需求,提出了一种采用PMAC多轴运动控制卡的电动伺服舵机加载模拟器,详细介绍了控制原理和策略,硬件上阐述了系统的架构和关键参数,软件上提出了采用PTX技术响应时间的措施,很好的满足了现代加载系统的频宽和高精度的性能要求。     

ABC算法在非线性系统辨识与控制中的应用

针对非线性系统辨识和控制器的设计,提出一种混沌映射产生初值的人工蜂群优化算法,并将该算法应用于非线性系统中的参数辨识和PID控制器的设计。参数辨识的仿真结果表明,基于混沌映射理论的人工蜂群优化算法比其他传统的算法具有更好的收敛特性和辨识性能;自动电压调节系统的仿真结果表明,基于混沌人工蜂群优化的PID控制自动电压调节系统是可行性的,且具有良好的动态调节性能。     

基于灵敏度分析的汽车动力传动系扭振特性优化

利用偏导数法分析得出汽车动力传动系无阻尼自由扭振固有频率和振型对转动惯量和扭转刚度的灵敏度。以某车型动力传动系扭振特性为例,通过分析固有频率和振型对转动惯量和扭转刚度的灵敏度,找出对固有频率和振型影响最灵敏的结构参数,对其进行动力学修改,实现传动系固有频率和振型的优化,从而减轻扭振的程度。研究成果可为汽车传动系的动态特性优化提供依据。