扁簧式起落架柔性变形的实时状态空间描述

根据无人机地面动力学分析对扁簧式起落架动力学模型的要求,提出了该起落架柔性变形的建模方法。首先,基于模态分析相关理论,通过调整刚度矩阵等效边界约束条件,获得扁簧式起落架的约束模态数据,并采用模态缩减简化模型;然后,采用模态坐标变换解耦振动微分方程,建立状态空间模型描述扁簧式起落架的动力学特性;最后,设计了静力学、动力学仿真测试以及扁簧落震实验对所建扁簧状态空间柔性模型进行验证。结果表明:静力条件下,状态空间模型与有限元软件静力分析结果仅有0.07%的误差,验证了柔性模型计算的准确性;另外,包含柔性状态空间模型的落震仿真模型的仿真步长为1ms,与落震实验结果的误差小于5%,满足飞行仿真的要求。实验显示,提出的柔性建模方法可为多体动力学刚柔混合模型中柔性模型的建立提供参考。     

无人机主起的起转载荷分析及试验方法研究

为了快速验证某小型无人机扁簧式起落架初样的强度和刚度特性,通过理论分析起转载荷并结合简化试验的方法对起落架进行了研究。首先通过试验测定了扁簧式起落架的刚度曲线,为后续分析和试验奠定基础;其次采用防滑刹车理论中的双线性模型来模拟轮胎与地面间的结合系数,计算出无人机着陆时的最大起转载荷;最后采用质量缩减法进行了落震试验。试验中利用角度可调的斜台产生水平分力来模拟起转载荷,采用高速摄像机来记录扁簧的实际压缩量,对关键结构件进行应变测量,并在试验后对扁簧等复合材料件进行A型超声波探伤。结果表明,起落架可以被进一步优化,所研究的试验方法可以为无人机起落架的设计提供指导。     

旋转悬臂梁动力学的B样条插值方法

采用B样条插值方法对旋转悬臂梁的动力学特性进行研究。考虑柔性梁的纵向拉伸变形和横向弯曲变形,计入由于横向弯曲变形引起的纵向缩短,即非线性耦合项。利用B样条插值方法对柔性梁的变形场进行离散。采用Lagrange方程建立系统的动力学方程,并编制旋转悬臂梁动力学仿真软件。进行动力学仿真,将B样条插值方法的仿真结果与假设模态法、有限元法进行比较分析,验证了提出的方法的正确性,并表明B样条插值方法作为变形体离散法在柔性多体系统动力学中具有优良性能和应用价值。     

冲击载荷下复合材料板簧式起落架动强度研究

对冲击载荷下复合材料板簧式起落架的动强度进行研究。首先用Nastran软件辅助生成板簧的模态中性文件,将其导入Adams软件中生成板簧的柔性体,并采用刚柔混合建模对起落架落地过程进行动力学仿真;然后从动力学仿真结果中提取出板簧所受的冲击载荷,并将其施加到Nastran软件中进行动强度分析;最后通过实验测量这一过程板簧发生的冲击应变。将仿真分析和实验测量的结果对比发现,两者相差在10%左右,在工程允许范围内。实验表明仿真计算方法的合理性。     

大范围转动弹性梁非线性动力学建模与摄动解耦

计及弹性梁大范围转动与弹性小变形之间的耦合作用,应用假设模态法进行坐标离散,采用Galerkin法和Hamilton原理建立弹性梁刚柔耦合非线性动力学模型;依据摄动理论构建正则摄动式,进而完成弹性梁非线性动力学的摄动解耦,在此基础上深入解析了摄动解耦误差及有效时间序列与阻尼系数的耦合关系。研究结果表明:在有效时间序列内摄动解耦精度较高,可通过简单增加摄动级数来进一步提高精度,避免了数值类方法存在的大量计算。     

弹性机构动力学方程求解的一种改进方法

本文将近代模态综合技术中的某些思想方法应用到弹性机构动力学方程的求解上,得到了一种改进的模态迭加法。该方法通过计入高阶模态的静力贡献,在一定程度上克服了传统方法中由于忽略系统的高阶模态信息而造成的方法误差。采用本文提出的方法,只需增加不多的计算量就能有效地提高方程的求解精度,或保持原来精度的前提下提高计算效率。最后通过算例说明了本文方法的正确性和有效性。     

高速加工车床主轴的动态特性分析与MATLAB仿真

求解机械系统模态参数是结构动力学分析的主要内容之一。本文利用有限元方法对车床弹性主轴进行单元划分,建立了弹性轴弯曲振动的质量矩阵与刚度矩阵。应用Matlab软件编制有限元结构动力学程序,对弹性轴动态特性进行数值计算与仿真,求得弯曲振动固有频率,绘制了模态振型图,分析了单元数与计算精度的关系,为机床系统动态设计与振动控制提供参考依据。     

折返式弹支一体化球轴承刚度研究

基于赫兹接触理论、弹性流体动压润滑理论和滚动轴承动力学理论，建立了折返式弹支一体化球轴承的刚度计算模型，并使用SARB轴承动力学仿真软件进行求解。研究了径向载荷、轴向载荷、内圈转速等轴承工况参数以及鼠笼笼条宽度、厚度等结构参数对轴承及折返式弹支一体化球轴承刚度的影响，并与有限元法得到的刚度结果进行了比较，2种方法的偏差范围为5%～16%。研究结果为折返式弹支一体化球轴承的刚度计算和结构优化提供了理论依据。     

集中荷载作用下双层弹性悬臂梁动力学分析

通过研究动集中载荷对双层弹性悬臂梁的动力学影响,旨在探讨悬臂式电磁发射装置的轨道及壁板的受力及振动规律.采用双层弹性基础梁理论,对悬臂式双层弹性基础梁在动集中载荷作用下的受力和振动情况进行了分析,将电磁发射装置的轨道及壁板简化为双层弹性悬臂梁力学模型,采用Dirac函数表示运动状态下电枢作用在轨道上的集中力,得出了内梁和外梁的动力学微分方程,应用模态函数正交性,求得了内外梁弯矩和应力的解析解.通过算例,分析了内梁和外梁的动力响应,并在相同条件下应用ANSYS进行了数值模拟,最后将解析解与数值解进行了比较,解析解的可靠性得到验证.将电磁发射装置简化为双层弹性悬臂梁要比单层弹性悬臂梁更加接近实际工况.研究成果有助于电磁发射装置的理论研究,可供相关工程设计参考.     

少齿差环板式减速器的弹性动力学分析

综合考虑环板、高速轴、齿轮副、轴承的变形和偏心套的误差,构造少齿差环板式减速器的变形协调条件,并结合动态子结构法建立该类传动系统的弹性动力学模型.通过求解系统的弹性动力学方程,获得减速器各环节的真实受力状况及系统的低阶固有特性.弹性动力学仿真结果表明,环板和高速轴支承轴承的弹性对减速器关键零部件的受力状况有较大影响,其中对高速轴行星轴承寿命的影响尤为明显;动力输入方式对系统的动力学性能影响很大,相同参数条件下双动力输入系统的受力性能要优于单输入系统.基于ANSYS的有限元模态分析结果与弹性动力学仿真结果吻合较好,表明所建立的少齿差环板式减速器弹性动力学模型具有较高的计算精度.     

三环传动的弹性啮合、载荷分配和强度计算

在考虑内啮合齿轮副齿廓理论间隙、轮齿弹性变形的基础上，建立了三环传动弹性啮合实际接触齿对数及各齿间载荷分配的理论分析模型，提出了在齿轮强度计算中计入弹性啮合效应系数的方法，并按照静强度校棱的方法考虑了制造误差的影响。通过实验间接验证了弹性啮合效应的存在。弹性多齿啮合可显著提高三环传动的承载能力。     

无人机前起落架结构设计与有限元分析

为提升某型无人机前起落架抗弯和抗扭性能,减轻结构重量,设计了一种摇臂支柱式起落架结构。采用液压阻尼器+弹簧缓冲器结构形式,与机体连接采用对称支柱式限位连接结构,以起落架实际使用载荷为基础,分析仿真模型的载荷工况及边界条件,并运用ABAQUS软件对其进行有限元分析。计算结果表明,前起落架最大变形位于轮叉根部与机轮轮轴连接处,最大应力位于前起落架根部固支处,满足静强度要求。     

用积分法计算直齿轮轮齿的弹性变形

用积分法推导确定了由直齿轮轮齿在单位力作用下的弯曲变形、剪切变形和压缩变形所引起的于载荷作用点处沿载荷方向变形的计算公式,编制通用程序对它们进行了计算,并与用传统的分段方法求得的结果进行了比较。结果表明,只有分段段数足够多时,用分段法求得的结果才与积分法达到一致的结果。     

极限载荷工况下滚珠丝杠副疲劳弹性寿命研究

滚珠丝杠副因高精度、高可靠性等特点,被广泛应用于机械、航空航天及核工业等领域。传统滚珠丝杠副寿命计算方法是以疲劳点蚀为失效判定依据,而在航空航天等极限载荷工况下,滚珠丝杠副需要在短时间内承受几近额定静载荷的负载,其主要失效形式将变为塑性变形失效。因此,基于疲劳点蚀的疲劳寿命理论和计算方法不再适用。基于滚珠丝杠副的塑性接触变形特性提出了疲劳弹性寿命的概念及计算方法。基于滚珠丝杠副刚性试验台设计了疲劳弹性寿命测试方法并进行了试验,发现提出的疲劳弹性寿命计算方法的误差在15%以内。通过灵敏度分析,对滚珠丝杠副疲劳弹性寿命的影响最大的为适应比,其次是接触角、导程、轴向载荷、丝杠节圆直径,滚珠直径最小。     

UHMWPE基水润滑尾轴承润滑特性仿真及试验研究

针对UHMWPE基高分子复合材料水润滑轴承的润滑特性开展研究。采用双向流固耦合算法研究弹性模量和泊松比等材料参数以及转速、负载等工况参数对水润滑轴承偏心率、最大水膜压力、轴承最大变形量、最小水膜厚度、摩擦因数等润滑特性的影响。基于改性UHMWPE高分子复合材料轴承的试验,验证了仿真方法的正确性。研究表明:计入弹性变形的流固耦合算法在研究高分子复合材料轴承性能方面具有更高的精度;随轴瓦材料弹性模量和泊松比的增大,轴承承载力逐渐增大、弹性变形量逐渐减小;随负载增大,轴承最大水膜压力和最大变形量基本呈线性增长;随转速增大,轴承最大水膜压力和轴承最大变形量显著减小;对于高分子复合材料轴承,低速、重载工况下不计入弹性变形的算法误差更大。     

弧齿锥齿轮传动系统的耦合振动分析

基于集中参数理论，建立了弧齿锥齿轮的多自由度弯曲-扭转-轴向移动-扭摆等耦合振动的三维空间动力学模型。模型中考虑了传动轴和轴承的弹性变形以及齿轮的啮合刚度激励、误差激励和啮合冲击激励。在此基础上，对弧齿锥齿轮传动系统的动态响应进行了数值仿真分析，得到系统的动态响应。     

六轮小车式起落架机轮载荷分配研究及计算方法

国内外对飞机地面载荷的研究主要是针对每个起落架的总载荷,很少见到具体针对起落架各机轮载荷分配的研究报道,而工程上又迫切需要相关的针对飞机起落架机轮载荷分配的计算分析方法.大型飞机的起落架大都采用多轮多支柱的的布置形式,机轮载荷的分配问题变得愈加突出.文中建立六轮小车式起落架的车架动力学平衡方程,探讨机场不平度对六轮小车式起落架前、中、后机轮载荷分配的影响,提出六轮小车式起落架机轮载荷分配的计算分析方法,并以波音777飞机为例进行计算,验证文中所提出方法的有效性和可行性.     

弹性关节柔性操作臂的频率及振型特性分析

为了研究柔性操作臂关节弹性对频率及振型的作用机理,建立了柔性操作臂的弹性约束模型。根据弹性约束模型,得到了弹性关节柔性操作臂的频率方程及振型函数。采用数值方法,对弹性关节柔性操作臂的前三阶频率及振型特性进行了分析。结果表明：关节的弹性对柔性操作臂的频率及振型具有明显的影响,将关节视为理想刚性约束会产生明显的误差;由灵敏度分析可知,线性约束对频率的影响大于扭转约束,且高阶频率段表现较为明显;扭转约束对振型的影响比线性约束更为显著,随着扭转约束的增大,振型发生改变,且高阶振型表现较为明显。通过实验对建立的弹性约束模型进行验证,实验结果表明,所建立的弹性约束模型能够合理地表征关节的弹性约束作用,分析结果更接近实际情况,误差较小。     

飞机起落架油气式缓冲器的行程计算研究

飞机起落架油气式缓冲器的行程计算是起落架设计与研制中的重要内容,现有的行程计算理论欠考虑起落架的实际使用工况,致使计算值与实际值存在较大的偏差。针对上述不足,综合考虑了起落架在高低温和充填参数容差条件下的使用工况,对起落架的着陆能量守恒行程计算理论进行了改进与完善,并结合某型号飞机主起落架的行程计算算例,综合对比其工程计算值、动力学模型仿真值和落震试验值,表明改进后的行程计算精度相对改进前提高了19%,由此验证了所提出行程改进计算理论具有较好的预测精度,这将有利于减少落震调参试验和收放结构优化的次数,对缩短飞机起落架的研制周期和节约研制费用具有重要意义。     

一种摆线针轮传动多齿啮合接触特性分析方法

为有效地揭示齿廓修形、弹性接触及负载变化对摆线针轮传动多齿啮合接触动态特性的影响规律,基于多体动力学和弹性接触理论提出了一种可精确预估摆线针齿动态啮合对数、确定接触点位置并获取接触载荷的动力学分析方法。首先,建立了摆线针轮系统刚体多体动力学模型;其次,在数值计算的任一时刻,循环判断摆线齿廓的离散点与各个针齿之间是否满足接触条件,确定最大接触深度并计算法向接触载荷;最后,将摆线针齿接触载荷等效为系统广义力,建立了含多齿啮合接触关系的摆线针轮传动系统动力学方程。在此基础上,以某一针摆传动系统为算例,分析齿廓修形、弹性接触及负载变化对摆线针轮传动多齿啮合接触动态特性的影响。研究结果表明,摆线针轮传动的实际传力针齿数由齿廓修形和负载特性决定。该方法对于具有不同传动比的摆线针轮传动系统,均能高效准确地完成齿廓修形和负载变化条件下的传力针齿数预估和接触载荷计算。