两自由度齿轮传动系统全局动力学研究

齿侧间隙的存在,使齿轮传动系统存在着丰富的非线性动力学行为.考虑两自由度齿轮传动系统的动力学模型,利用数值方法分析系统的分岔和混沌动力学行为.通过简单胞映射方法对非线性齿轮系统进行全局分析,得到系统的吸引子,吸引域等全局特性.结果显示:随着激振频率的变化,系统存在多个周期解共存以及周期解与混沌运动共存现象.最后利用系统的相轨线图与庞加莱截面图进行对比分析,在不同的初值条件下,系统呈现出不同的周期运动或混沌运动.利用简单胞映射方法的数值计算结果可以实现在不良参数条件下,通过合理控制系统的初值条件而获得理想的系统响应.     

含间隙同步锥齿轮锁定后的非光滑动力学分析

针对周边环形桁架天线展开锁死后,分析齿轮副间隙由于空间冷—热环境交替对天线所产生的影响.因为整个桁架结构复杂,间隙种类众多,所以文中只研究一对同步直齿锥齿轮锁定后间隙的非光滑动力学行为.文中首先介绍了三种碰撞力模型,即恢复系数模型、Hertz接触力模型和非线性弹簧—阻尼模型,然后对物理模型进行简化得到动力学模型,最后建立了动力学方程.由于动力学方程中存在分段,直接求得解析解难度过大,文中直接采用数值仿真的方法进行分析,从仿真结果中得知含间隙的同步锥齿轮在外力的作用下整个系统会出现单倍周期、倍周期分岔和混沌等复杂的非线性响应.     

航天器中含间隙机构非线性动力学问题及其研究进展

介绍了航天器中含间隙空间机构动力学的研究进展。论述了间隙非线性研究对新型航天器设计及在轨运行性能分析的重要意义。提出了待解决的若干含间隙空间机构动力学关键问题,其中包括空间机构间隙接触非线性动力学分析设计、在轨运行机构稳定性分析。以及在轨含间隙空间机构动力学性能全局预测模拟的仿真软件研制等．     

一类两自由度含间隙系统的Hopf分岔

建立了一类两自由度含间隙系统的力学模型,并研究了该系统的周期运动及运动的受扰运动．通过选取适当的Poincare截面及系统碰撞的周期性条件,建立了系统的Poincare映射．利用Poincare映射数值证明了Hopf圈的存在性,揭示了并讨论了随着参数的变化系统通过Hopf分岔及周期倍化分岔向混沌演化的过程．最后讨论了系统参数对系统动力学行为的影响,为系统的动力学优化设计找到了理论依据．     

含间隙非线性的Wiener-Hammerstein系统复合补偿控制

针对含非对称间隙环节的Wiener-Hammerstein系统提出了一种新的由输出反馈和间隙动态逆补偿构成的复合控制方案.首先应用参数化分段线性表达式设计了未知参数的整体估计模型,可同时估计线性参数和间隙的特征参数,然后提出了一种新的误差有界的间隙动态逆模型,该模型可使得驱动信号能在间隙的不同线性段之间快速切换,在此基础上设计了鲁棒补偿控制律,同时对输入线性环节采用输出反馈控制构建了复合控制器,通过李亚普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性.带减速器的单电机伺服系统模型的仿真结果表明该方法在跟踪精度良好的同时可使系统动态响应满足要求.     

一类双悬臂含间隙振动系统的混沌控制策略研究

由于一类双悬臂含间隙振动系统具有典型非光滑特性和有明显的非线性,这直接导致了系统发生分叉与混沌现象的可能性.为此针对该系统的混沌现象,利用基于能量的开环控制策略,构造有界控制器对混沌行为进行控制,混沌运动可被引导到稳定的目标周期轨道,并对控制的收敛速度进行分析,数值模拟结果表明了该控制策略的有效性与可行性,可为碰振系统的优化设计,振动控制和安全运行提供了理论参考.     

基于非光滑观测器的间隙三明治系统状态估计

在工业领域, 机械传动系统、液压系统等往往含有间隙特性, 这类系统可以用带间隙的三明治系统描述. 本文针对带间隙的三明治系统特点, 构建了一种非光滑观测器以对系统状态进行估计. 首先根据带间隙三明治系统的特点, 采用分离原理, 建立了描述系统特性的非光滑状态空间方程. 据此构造了能够随系统工作区间变化而自动切换的非光滑观测器, 给出了相应的收敛定理及其证明. 最后通过伺服液压系统的例子, 分别比较了非光滑观测器和传统的观测器对状态的跟踪效果, 比较结果表明非光滑观测器对于带间隙三明治系统状态变量估计的准确性要优于传统的观测器.     

基于最大Lyapunov指数的行星齿轮传动系统混沌特性分析

为了分析行星齿轮系统的混沌特性,基于集中参数理论,考虑时变啮合刚度、齿隙和综合啮合误差等非线性因素,建立行星齿轮系统扭转振动模型.采用Runge-Kutta数值解法求解振动方程,利用分岔图和最大Lyapunov指数图分析系统随各种参数变化的分岔与混沌特性.数值仿真得出:随激励频率的增加,系统首先从周期运动进入阵发性混沌,再通过逆倍化分岔由混沌回到周期运动,之后再次通过跳跃激变和倍化分岔由周期运动进入混沌运动,最后通过逆倍化分岔稳定到1周期运动.随阻尼比的增加,系统通过逆倍化分岔由混沌运动进入周期运动.随综合啮合误差幅值、齿隙和刚度幅值分别增加的三种情况下,系统都是通过倍化分岔由周期运动进入混沌运动.随荷载的增加,系统通过跳跃激变和逆倍化分岔由混沌运动进入周期运动.以上分析结果可为行星齿轮系统参数设计提供理论依据.     

双悬臂梁在简谐力作用下的碰撞动力学分析

对带集中端质量柔性悬臂梁进行了理论建模,在此基础上得到了双悬臂梁碰撞模型.通过对简谐激励力作用下悬臂梁碰撞运动的理论分析和实验论证,得到了该动力系统中被碰撞悬臂梁k=p/1型周期碰撞运动,典型的周期碰撞有k= 1/1,k=1/2,k=2/2等.此外,建立了该动力系统碰撞情况下的Poincare映射,运用半解析法得到了该...     

一类含间隙结构振动特性分析

为分析一类含间隙结构的振动特性及为保护特定子结构而预留间隙的合理性,根据其振动试验结果,采用假设模态法的思想,将该类带间隙的非线性结构按其子结构的一阶弯曲模态简化为带间隙的单自由度与二自由度弹簧-质量系统,分析了不同激励条件下间隙对系统动力学响应的影响.分析结果表明:此类结构中,间隙具有阻碍振动传递的性质,预留间隙是合理的.     

基于AD7746的电容法间隙测量应用系统研究

为精确测量航空发动机部件间隙,针对电容法间隙测量进行了应用研究,重点设计了基于可编程电容—数字转换器AD7746的电容法间隙测量应用系统。采用驱动电缆法等措施,以减小寄生电容,提高抗干扰能力,并通过对AD7746内部可编程寄存器的补偿设置实现宽范围、高精度测量。该系统在自行设计的实验台架上进行多次实验,表明系统具有较好的线性度、重复性和较高的测量精度。最后,提出了电容法测量发动机叶尖间隙的方案。     

含间隙齿轮碰振系统的全局动力学分析

为研究含间隙齿轮碰振系统的全局及周期运动的稳定性及分岔条件,建立了齿轮副主动轮的单自由度非线性动力学模型.运用非光滑系统Melnikov理论研究齿轮系统异宿轨道全局分岔条件,然后,求得各分段系统的通解,再将每个切换面作为Poincaré截面,运用组合映射的方法分析系统的周期运动特性.最后通过数值模拟,得到不同参数条件下系统的运动状态和分岔特性,验证了Melnikov方法分析齿轮非光滑系统的有效性.     

机场净空区CAD系统设计

针对机场净空区设计、计算以及人工出图工作繁重等问题,在三维地形模型的基础上提出机场净空区设计专用CAD系统的功能框架,采用参数化设计方法开发相应的集成CAD系统．采用ARX（AutoCAD Runtimee Xtension）和VC＋＋对AutoCAD进行二次开发,在AutoCAD中实现该专用CAD系统的各项重要功能,给出三维地形三角网格的数据结构以及净空区各限制面的建模方法;通过构建和比较分析机场实地三维模型和机场净空立体模型,直观地显示出机场净空障碍物的分布,自动生成包含净空区地形的平面图和剖面图．某机场的实例表明,该专用CAD系统可简化繁重的计算和出图工作,对促进机场净空区设计具有参考价值．     

基于图像处理的便携式端面间隙测量系统设计

产品装配过程中,有效地控制装配间隙至关重要.设计了基于图像处理的装配现场端面间隙便携式测量系统,包括硬件组成和软件实现.对金属工件间隙和非金属工件间隙的多次测量数据进行分析,实验结果表明:设计的测量系统测量不确定度在3.9 μm内.     

基于LS_DYNA的齿轮传动有限元动力学分析仿真

为研究齿轮传动系统的转动惯量和传动轴的扭转振动对齿轮应力变化的影响,对某齿轮传动中的1对渐开线直齿轮进行有限元动力学分析仿真．首先利用Pro／Engineering建立齿轮副的CAD几何模型;然后导入到LS_DYNA中建立齿轮副有限元模型,对齿轮副进行接触一碰撞有限元动力学分析;最后考虑该齿轮副后传动的转动惯量以及传动轴刚度对齿轮传动的影响,将转动惯量等效成质量圆盘,将传动轴等效成实体单元,建立齿轮传动等效模型的有限元动力学模型．通过分析计算得到齿轮副在模拟工况下的接触应力变化,同时获得在考虑齿轮接触、变形等情况下齿轮传动系统输入和输出的关系．结果表明,后传动输出速度和加速度明显滞后于前传动产生的速度和加速度,而且经过系统传递后,输入使得传动更加平稳．研究结果可为进一步研究齿轮传动系统的动力学特性和疲劳寿命计算提供参考．     

含间隙限位约束梁结构频响特征的实验研究

本文用实验的方法研究了含间隙限位约束梁结构的频响特征,同时与仿真计算结果进行了对比,验证了实验结果的正确性.实验研究了间隙距离大小和外激励幅值大小的变化对含间隙限位约束梁结构的第一阶频响特征的影响,实验结果表明随着间隙距离逐渐缩小和外激励幅值不断增大,结构频率逐渐增大,跳跃区间逐渐加大,结构出现明显的变硬特征.通过理论定性分析也可得知,间隙的存在使得系统的动力学控制方程中的刚度增加,从而使其频率发生变化.