含万向铰偏斜轴系的过渡过程横扭耦合振动特性

为提供船艇推进、火炮、航空动力及传动装置机械设计的理论分析基础,建立了加速度冲击下含万向铰偏斜轴系横扭耦合振动模型,揭示了轴系的过渡过程横扭耦合振动特性。将从动轴视为弯曲刚性、扭转柔性的轴,用投影平面上动态偏斜角表示轴系横向振动,用拉格朗日方程推导了万向铰轴系过渡过程横扭耦合三自由度振动微分方程,结合振动响应仿真给出了加速度和系统参数对轴系过渡过程横扭耦合振动特性的影响规律。结果表明:负载转矩增大和刚度不对称性减小导致耦合振动系统颤振失稳区增大;在超谐共振区内,加速度增大对过渡过程系统振动起稳定作用,转矩、刚度和偏斜角增大导致过渡过程系统振动失稳区域变大。     

含万向铰偏斜轴系的主共振及其稳定性分析

为了揭示含万向铰偏斜转子系统非线性动力学的基本特征,研究了固有结构偏斜与实际误差偏斜共同作用下含万向铰偏斜轴系的扭转振动问题.首先,推导出偏斜转子系统的弱非线性扭转振动方程,利用多尺度法求得其在主共振情形下的周期解,并给出稳态周期解的幅频特性和相频特性关系式;然后,运用李雅普诺夫第一近似稳定性理论,对系统平衡点进行稳定性研究,得到主共振解振幅与相位随调谐参数变化的稳定区与不稳定区;最后,对偏斜轴系中从动轴一端的一阶近似稳定周期运动进行了分析与仿真.研究结果为进一步的分岔与奇异性分析奠定了基础.     

万向铰驱动的偏斜转子系统传递力矩分析

研究了万向铰结构偏斜和实际误差偏斜两种情形共存时万向铰驱动转子系统的传递力矩特性,得到了通过万向铰作用在从动轴上的力矩及其各分量之间的具体表达式,并针对三种不同偏斜情形对万向铰传递力矩的弯矩分量和扭矩分量进行了仿真分析。结果表明:当万向铰结构偏斜微小时,实际误差偏斜对万向铰传递力矩的影响不可忽略。所得结果与以往研究相比,更符合工程实际,也为研究偏斜转子的弯曲振动、扭转振动以及弯扭耦合振动问题奠定了一定的基础。     

采用附加谐振器的压电俘能器动力学建模及振动特性分析

基于压电振动系统的Lagrangian方程,推导了含附加谐振器的压电俘能器机电耦合动力学模型,给出了输出电压的频域表达式,探讨了谐振器中弹簧刚度、质量块质量、阻尼系数以及负载电阻、激振频率等参数对输出电压的幅频特性的影响。分析结果表明:附加谐振结构使得压电俘能器出现二阶谐振,随着弹簧刚度的增加,二阶谐振频率逐渐增加;随着质量块质量的增加,二阶谐振频率逐渐减小;阻尼系数仅对二阶谐振峰值有影响,且峰值随阻尼系数的增加而减小;一阶谐振峰值随激振频率的增加而增加,且一阶谐振频率逐渐向二阶谐振频率偏移;负载电阻不影响谐振频率,系统输出电压和输出功率随着负载电阻的增加而增加。     

弹簧-电磁力准零刚度隔振器研究

为了更有效地抑制振动,首先将电磁力弹簧与垂直正刚度弹簧并联,设计了具有高静刚度-低动刚度特性的弹簧-电磁力准零刚度隔振器;然后,分析了该隔振器的力学特性,给出了达到准零特性各参数应满足的条件。最后,建立了准零刚度隔振器承载质量和施加简谐激励力时系统的非线性动力学方程,并利用平均法分析了系统的动力学特性。研究结果表明:适当地控制外界激励幅值、通电电流或者增大系统的阻尼系数,可使系统处于不同周期振动状态,并能有效地抑制系统振幅。     

基于耳轴轴承非线性的炮口响应分析

针对火炮耳轴轴承接触的非线性问题进行研究,推导了耳轴轴承接触刚度计算式,提出在ADAMS中考虑间隙和接触非线性的转动铰建模方法．基于多体动力学和接触理论,建立考虑耳轴轴承间隙的某自行火炮发射动力学模型,并对不同间隙水平下的炮口垂向扰动情况进行分析．仿真结果表明：由于非线性的存在,随着间隙水平的增加,3个垂向扰动指标（角位移、速度、角速度）并非单调或线性变化,但其在取值区间上存在一个平稳值（0．22-0．28mm）,耳轴间隙在该范围内能够保证射击精度的稳定性．     

装配式管线水力瞬变的非线性流固耦合模型

装配式管线是一种重要的油料保障装备,用于地面铺设,属于典型的薄壁弱约束管线系统。根据装配式管线的特点,应用管道弹性变形理论,推导了水力瞬变状态下装配式管线的非线性流固耦合5-方程模型。该模型充分考虑了管道与流体之间的耦合互动效应,耦合形式包含了泊松耦合、摩擦耦合、结合部耦合,以及管线系统的轴向、横向和径向振动耦合,并计及了管道结构阻尼的影响。针对装配式管线的特殊连接约束方式,提出了一种带有扭转弹簧的铰支型约束边界,可通过确定扭转弹簧的弹性系数来建立管线两端的约束边界方程。     

采用边界元法测试轴承的动态刚度和阻尼

轴承的刚度和阻尼特性为非线性的,采用传统的方法难以准确全面进行测量。为此,分析了转子系统边界积分方程及其特点,并利用边界元法测量轴承的刚度和阻尼。结果表明,边界元法测量轴承的刚度和阻尼非常有效。     

非线性压电振动能量俘获行为建模及其不同参数影响机理研究

如何利用非线性特性来改善压电振动能量捕获性能是工程实际中需要解决的一个问题,为此建立了非线性压电振动能量捕获行为的数学模型,利用定积分法推导了该模型的数值计算方法,并针对不同参数对非线性压电振子输出电能的影响特性进行了数值仿真,结果表明:减小非线性阻尼、增大非线性压电耦合系数均有利于提高非线性压电振动能量俘获的性能;减小非线性刚度能提高低频振动能量俘获的输出,但减小了共振带宽。     

液体火箭发动机涡轮叶片结构特性的有限元分析

为了提高液体火箭发动机的可靠性、可用性以及可维护性而进行的发动机寿命预估与减损控制研究,需要对发动机的零(部)件进行结构特性分析。通过建立某型液体火箭发动机涡轮转子叶片的有限元分析模型,分别进行无阻尼自由振动下的模态分析、无阻尼强迫振动下的谐波响应分析与有阻尼强迫振动下的瞬态响应等结构动特性分析,得到涡轮转子叶片的固有频率及与之对应的振型、谐波响应与瞬态响应。     

基于双弹簧对称布置的刚度可调式半主动悬架设计

针对轮式车辆传统悬架机构及变阻尼系数半主动悬架的不足,提出了一种具有距地高调节及刚度调节的双弹簧对称布置式悬架机构。在建立数学模型的基础上,对悬架系统距地高及车姿调节的实现机理进行了阐述;结合刚度系数变化,对悬架特性、半主动控制的实现机理、悬架系统结构的稳定性进行了分析,提出了该悬架正常工作的稳定性条件。研究表明:该刚度可调悬架机构可实现车辆距地高及静态车姿的调节,但由于悬架等效刚度随着悬架压缩量的增加而降低,使得其应用受到一定限制。     

纵向激励下轴艇耦合结构声辐射特性及影响因素

通过建立轴艇耦合结构模型,结合船舶三维声弹性理论,分析了螺旋桨纵向激励下耦合结构的振动和水下声辐射特性及分布规律,并研究了其对不同影响因素的敏感性。结果表明:轴艇耦合结构纵向振动在潜艇水下声辐射中有明显体现,是水下声辐射的重要组成部分;通过减小推力轴承纵向支撑刚度、增加艇体壁厚和增加纵向肋骨,可以有效降低潜艇水下辐射声压级,提高其声隐身性能。     

轴承装配误差及预紧量对导引头伺服机构谐振频率影响与分析

为了在精密装调过程中对导引头伺服机构的动态特性进行准确预测,采用理论建模的方法确定了轴承微量装配参数与伺服机构谐振频率的定量关系。基于Hertz接触理论,建立5自由度轴承刚度模型,并将微量装配误差对轴承刚度矩阵的影响进行建模和分析;采用Timoshenko梁理论推导弹性阶梯轴单元矩阵,并确定系统特征值和特征向量的求解方法;采用MATLAB/GUI建立伺服机构谐振频率分析系统,并搭建实验系统对理论模型进行验证。分析和实验结果表明,所建立的分析方法可以对轴承的微量装配误差引起的谐振频率变化进行比较准确的计算,解决了目前伺服机构精密装调过程中动态特性预测的难题。     

多转子-轴承系统虚拟样机建模及仿真

以LMS Virtual.Lab Motion为开发环境建立了某传动箱多转子-轴承系统虚拟样机,导入PRO/E模型文件进行简化,建立实体模型。针对目前所建立的齿轮传动系统虚拟样机过于简化的情况,建立了考虑时变啮合刚度的非线性扭转振动模型。通过组合副和用户自定义程序,实现了齿轮副和轴承端的耦合振动模型。仿真结果表明:通过虚拟样机仿真的方法获得载荷谱是可行的,其可用于深入研究传动箱的振动分析、强度校核和寿命预测。     

超空泡航行体刚柔耦合动力响应有限元分析

考虑航行体大范围转动,根据哈密顿原理推导了超空泡航行体在一次近似模型变形下的刚柔耦合动力响应方程,定性分析了其与零次近似模型下方程的区别,并对方程进行了定量计算。结果表明:一次近似模型相比零次近似模型下的横向振动方程,刚度矩阵项增大;所推导方程能够用于定量分析和直观描述超空泡航行体刚柔耦合下的变形。     

带三相四线制二极管整流桥负载的同步发电机的等效电路模型

带三相四线制二极管整流桥负载的发电机始终处于非对称运行状态。为了进行系统性能的解析分析,将发电机的d、q轴变量分解为低频和高频分量分别处理,忽略了转子回路对高频电流的电阻及阻尼绕组对低频分量的作用,假定交、直轴超瞬态电抗相等,建立了同步发电机的等效电路模型,并给出了稳态时等效发电机的Park方程、相量图及稳态量的计算方法。分别通过发电机整流桥硬件系统的试验及在EMTDC软件环境下详细模型的仿真对等效电路模型进行了验证,结果证明了其正确性。所给出的等效电路模型可应用于此类系统的性能分析与小扰动稳定性研究。     

艉轴轴承支撑长度对水下结构振动与声辐射的影响

从振动模态和能量的角度,研究了艉轴轴承支撑长度变化对推进轴系振动及传递特性的影响。同时,采用FEM/BEM方法,建立了水下结构流固耦合模型,分析得到了结构表面的均方法向速度级、辐射声压级和辐射声功率级频响曲线,并研究了艉轴轴承支撑长度对结构振动和声辐射的影响。结果表明:艉后轴承长度对轴系振动传递影响较大,艉轴轴承支撑长度对结构总体声辐射影响较小。     

舰船弹性支撑轴系振动特性研究

为研究柔性结构对轴系振动特性的影响,以某弹性支撑轴系为研究对象,考虑到筏架柔性及气囊刚度特性,建立了弹性支撑的桨-轴-筏架-基座模型,并用力锤敲击模态试验验证了该模型的可信度,再结合有限元法计算分析了弹性支撑结构对轴系纵向振动及横向振动的影响.结果表明:在弹性边界条件下,轴系模态和振动特性在0～100 Hz范围内发生了...     

非线性支撑下悬臂输流管道的Hopf分叉特性

研究了外激励作用下非线性支撑悬臂输流管道系统的Hopf分叉特性,建立了外激励作用下非线性支撑悬臂输流管道系统的动力学方程,并采用Galerkin方法离散动力学方程,由增量谐波平衡(IHB)法推导了方程的近似解析解,由Floquet理论判定了解的稳定性,同时给出了系统的Hopf分叉点。利用数值算法和IHB法研究了支撑位置、支撑结构刚度和阻尼对系统Hopf分叉特性的影响规律。研究表明:系统的幅频特性在Hopf分叉前后发生了改变,响应频率由外激励频率变为系统的自激振动频率,且系统Hopf分叉后,幅值显著增大。该研究结果可为悬臂管道的振动控制提供理论基础。     

某型矿用车辆油气弹簧阻尼可变方案设计

为实现某型矿用车辆油气弹簧阻尼可变,设计了一种机械机构,并对其结构与工作原理进行了分析:首先对油气弹簧的阻尼特性进行分析,根据计算结果确立了油气弹簧的改进目标;基于改变油液节流面积来改变阻尼特性的原理,设计了油气弹簧阻尼可变的方案,并通过计算验证了其可行性;利用Matlab/Simulink软件对油气弹簧的外特性进行了仿真分析.结果表明:油气弹簧的阻尼在改变后,空车的阻尼特性得到了改善,车辆乘坐的舒适性有所提高.