含间隙及摩擦的振动系统动力学分析

考虑接触表面工况的差异性,建立一类含两类摩擦及间隙的两自由度碰撞振动系统动力学模型,给出系统在不同运动阶段的判断条件和粘-滑-碰运动行为过渡准则,采用数值仿真方法对系统求解,结合判断条件分析摩擦对系统造成的非光滑运动特性及复杂的动力学行为,同时分析不同摩擦模型对系统动力学特性的影响。结果表明,系统存在瞬时摩擦诱导振动、周期颤振、颤振向粘着过渡及粘-滑-碰之间的转换等摩擦振动现象。     

指数型摩擦因数对制动摩擦振动行为的影响

为探索摩擦因数同制动器摩擦振动行为的内在联系，本研究建立起某盘式制动器有限元模型，编写VFRIC＿COEF摩擦因数子程序并引入有限元模型中，从而探索指数型摩擦因数的相关参数对制动系统摩擦振动行为的影响。研究结果表明，指数型摩擦因数比定值摩擦因数，更易诱发制动系统产生高强度的摩擦振动现象。这说明在对制动系统进行动力学分析时，采用定值摩擦因数进行模拟具有一定的局限性。动摩擦因数μ_k对制动系统动力学行为影响显著，随着μ_k逐渐增大，活塞侧将出现粘—滑摩擦振动现象，且振动频率由多频振动逐渐变为单一频率的振动。而钳指侧的振动随μ_k的增大呈现出先增大后减小的趋势。另一方面，静摩擦因数μ_s也将影响制动系统的动力学行为，且对制动盘两侧摩擦面的影响行为差异显著。当μ_s逐渐增大时，活塞侧的粘—滑摩擦振动现象先出现后消失，且振动强度略微下降。钳指侧的摩擦振动则未见明显的粘—滑振动现象，同时该侧的振动强度随μ_s的增大而逐渐增强。综合以上，由于钳指侧和活塞侧的受力情况各不相同，因此两...     

摩擦离合器黏滑振动特性的显式动力学分析

针对摩擦离合器在接合过程中出现的黏滑振动问题,建立了某车型离合器三维有限元模型,通过采用有限元软件ABAQUS内嵌的显式动力学分析算法,对离合器系统在接合过程中产生的黏滑振动特性进行研究,通过改变法向载荷和摩擦片厚度,探讨了两者对离合器系统黏滑振动行为的影响.研究结果表明,利用ABAQUS显式动力学分析能有效地模拟出离合器接合过程中产生的黏滑振动现象.黏滑振动发生过程中,系统位移信号呈现出明显的锯齿状波动,飞轮盘和摩擦片会在一定时刻形成相互咬合的状态.离合器黏滑振动的频率和系统的自然频率非常接近,受到系统结构的影响.当法向载荷从1.0 MPa增大到1.5 MPa时,系统振动位移信号的波动幅值增大,黏滑振动周期减小,系统颤振现象更加明显.但当法向载荷进一步增大到3.0 MPa时,黏滑振动逐渐演变为持续的摩擦自激振动现象.通过合理地调控离合器接合的法向载荷,有利于改善黏滑振动现象.摩擦片厚度对系统黏滑振动特性的影响显著,当摩擦片厚度从2 mm逐渐增加为4 mm时,系统的结构频率发生变化,从而使得系统黏滑振动的频率发生变化.此外,增大摩擦片厚度能够改善系统黏滑振动行为,降低系统黏滑振动强度,因此适当地增大摩擦片厚度,是改善黏滑振动强度的有效手段.     

摩擦离合器黏滑振动特性的显式动力学分析

针对摩擦离合器在接合过程中出现的黏滑振动问题,建立了某车型离合器三维有限元模型,通过采用有限元软件ABAQUS内嵌的显式动力学分析算法,对离合器系统在接合过程中产生的黏滑振动特性进行研究,通过改变法向载荷和摩擦片厚度,探讨了两者对离合器系统黏滑振动行为的影响.研究结果表明,利用ABAQUS显式动力学分析能有效地模拟出离合器接合过程中产生的黏滑振动现象.黏滑振动发生过程中,系统位移信号呈现出明显的锯齿状波动,飞轮盘和摩擦片会在一定时刻形成相互咬合的状态.离合器黏滑振动的频率和系统的自然频率非常接近,受到系统结构的影响.当法向载荷从1.0 MPa增大到1.5 MPa时,系统振动位移信号的波动幅值增大,黏滑振动周期减小,系统颤振现象更加明显.但当法向载荷进一步增大到3.0 MPa时,黏滑振动逐渐演变为持续的摩擦自激振动现象.通过合理地调控离合器接合的法向载荷,有利于改善黏滑振动现象.摩擦片厚度对系统黏滑振动特性的影响显著,当摩擦片厚度从2 mm逐渐增加为4 mm时,系统的结构频率发生变化,从而使得系统黏滑振动的频率发生变化.此外,增大摩擦片厚度能够改善系统黏滑振动行为,降低系统黏滑振动强度,因此适当地增大摩擦片厚度,是改善黏滑振动强度的有效手段.     

摩擦离合器黏滑振动特性的显式动力学分析

针对摩擦离合器在接合过程中出现的黏滑振动问题,建立了某车型离合器三维有限元模型,通过采用有限元软件ABAQUS内嵌的显式动力学分析算法,对离合器系统在接合过程中产生的黏滑振动特性进行研究,通过改变法向载荷和摩擦片厚度,探讨了两者对离合器系统黏滑振动行为的影响.研究结果表明,利用ABAQUS显式动力学分析能有效地模拟出离合器接合过程中产生的黏滑振动现象.黏滑振动发生过程中,系统位移信号呈现出明显的锯齿状波动,飞轮盘和摩擦片会在一定时刻形成相互咬合的状态.离合器黏滑振动的频率和系统的自然频率非常接近,受到系统结构的影响.当法向载荷从1.0 MPa增大到1.5 MPa时,系统振动位移信号的波动幅值增大,黏滑振动周期减小,系统颤振现象更加明显.但当法向载荷进一步增大到3.0 MPa时,黏滑振动逐渐演变为持续的摩擦自激振动现象.通过合理地调控离合器接合的法向载荷,有利于改善黏滑振动现象.摩擦片厚度对系统黏滑振动特性的影响显著,当摩擦片厚度从2 mm逐渐增加为4 mm时,系统的结构频率发生变化,从而使得系统黏滑振动的频率发生变化.此外,增大摩擦片厚度能够改善系统黏滑振动行为,降低系统黏滑振动强度,因此适当地增大摩擦片厚度,是改善黏滑振动强度的有效手段.     

汽车制动颤振瞬态特性与关键因素试验研究

在常规平路起步和坡道空档起步工况下开展汽车制动颤振整车道路试验,分析制动颤振的瞬态动力学特性。设计汽车制动颤振关键因素试验,研究动力总成、制动器总成、悬架总成对制动颤振的影响。研究表明,汽车制动颤振包括两种典型的运动模式,一是具有持续时间短、宽频带特征的冲击振动,没有明确的极限环;二是具有持续时间长、多倍频特征的周期谐波振动,它属于一种典型的粘滑振动,具有明显的极限环。制动压力是汽车制动颤振发生的关键触发条件,制动压力以较大斜率下降至特定范围时,往往触发冲击振动为主的制动颤振;反之,则容易触发周期谐波振动为主的制动颤振。汽车动力总成驱动力和发动机转速波动是制动颤振的关键影响因素,合理设计发动机从低温到常温的加浓控制策略和起步时的动力总成控制策略,可有效地抑制制动颤振。制动器动、静摩擦因数差值是制动颤振重要的影响因素,制动块背板与保持架的连接刚度、制动钳质量也是关键因素。通过制动器总成结构参数设计改变颤振时制动器的振动模式,改善制动中的悬架弓形效应,为控制制动颤振提供了新思路。     

盘形制动系统的摩擦振动分析

分析盘形制动系统的颤振现象,对盘形制动系统建立了单自由度的动力学模型。通过解析法研究了闸片的颤振现象。结果表明,当制动盘速度较大时,平衡点是渐进稳定的;当制动盘速度减小,发生失稳现象,系统最终出现纯滑动极限环或者粘滑极限环的现象。     

考虑时变速度的盘式制动系统的颤振特性研究

制动过程中的黏滑与颤振是一个与摩擦密切相关的复杂动力学问题.为了研究制动盘与摩擦片的黏滑与颤振现象,建立了制动系统考虑制动盘旋转自由度的五自由度非线性动力学模型.利用数值仿真方法,通过改变制动过程中的制动压力和初速度,研究速度时变的动力学特性,从而探索其黏滑与颤振现象产生的相关原因.研究结果表明:制动盘和摩擦片的切向振幅随着制动初速度的增加,呈先增大后减小的趋势;低速时制动盘和摩擦片切向将产生明显的黏滑颤振,随着制动初速度的增加,黏滑颤振逐渐减小;随着制动压力的增加,切向和法向的振动有增强趋势,系统由纯滑动逐渐进入黏滑运动并产生颤振.     

高速列车盘形制动系统摩擦振动行为动力学分析

针对高速列车盘形制动系统振动噪声问题,建立起具有实际尺寸的高速列车制动系统有限元模型,对比分析了复特征值分析法和瞬时动态分析法在预测其制动振动行为的可靠性和准确性。结果表明,复特征值分析法在求解制动振动噪声问题中会出现明显的"过度预测"现象,相比之下瞬时动态分析法有利于直观观测到制动系统振动演变行为,具有更重要的应用价值。采用瞬时动态分析法对系统参数和制动动力学行为关系进行研究。结果表明,制动夹钳弹性模量的降低有利于降低制动系统摩擦振动幅值,抑制系统的振动主频。闸片托的弹性模量并不会对系统的法向振动特性产生重要影响,但是制动过程产生的切向振动幅值随闸片托弹性模量的降低而逐渐减弱。通过对制动闸片表面进行加工沟槽处理后,能够有效降低制动系统振动强度,同时减弱了振动信号在主频处的能量,但是可能会带来局部区域应力过大和局部磨损的问题。     

基于复特征值方法的矿用鼓式制动器制动稳定性分析研究

基于复特征值方法,运用有限元软件ABAQUS,建立矿用鼓式制动器的有限元模型,对其制动稳定性进行相关研究。结果发现:复特征值方法是一个准静态过程,可以得到制动系统的不稳定模态、频率及可能发生的概率大小;随着摩擦系数的增大,制动系统的不稳定状态越来越多。系统的几个模态会出现耦合现象,这是导致制动系统不稳定的根本原因;随着弹性模量的增加,制动系统的不稳定模态最高频率也在增加,制动系统发生不稳定的概率越来越低。     

盘式制动系统参数对制动颤振的影响分析

为了研究盘式制动系统参数对制动颤振的影响,建立了二自由度的动力学模型,利用Matlab进行数值仿真,分别研究了制动初速度、制动压力、阻尼和刚度等因素对制动系统动力学特性的影响。根据得到的位移曲线和相图可以看出:随着制动初速度的增大,系统黏滞阶段持续时间减少,并逐渐进入稳定运动状态;制动压力相对较小时,制动系统处于稳定状态,随着制动压力的增大,摩擦片和制动盘的振动幅值也随之增大,振动强度变大;在阻尼增大的过程中,摩擦片和制动盘均由起初的纯滑动运动状态进入稳定运动状态,且达到稳定运动状态的时间也逐渐缩短;摩擦片在相对较小的制动刚度下即可达到稳定状态,而制动盘则需要有较大的刚度才能达到稳定状态。     

CRH2盘形制动系统制动尖叫噪声研究

为了研究高速动车组的制动尖叫噪声,建立CRH2拖车盘形制动系统的摩擦耦合有限元模型,对其进行运动稳定性和制动自激振动的瞬态动力学分析,研究了摩擦因数、闸片以及制动盘弹性模量对制动系统尖叫噪声的影响。结果表明：随着摩擦因数μ的增大,盘形制动系统发生制动尖叫噪声的趋势增加;随着闸片弹性模量的增大,制动系统发生制动尖叫噪声的趋势增加,并且激发的噪声频率也明显变大;随着制动盘弹性模量增大,制动系统发生制动尖叫噪声的趋势先降低后增大。     

鼓式制动器低频振动的模型研究

为研究汽车制动过程中鼓式制动器的低频振动,建立了系统非线性数学模型,基于对制动蹄的惯性力的考虑,推导了鼓式制动器五自由度数学模型,对汽车制动器进行了力学分析和系统稳定性分析,并利用数值分析软件Matlab得出汽车制动器的摩擦系数和特征值、频率的关系。结果表明:制动蹄的惯性力对法向合力的位置没有影响,压力中心的位置只与制动器的结构参数有关。即使考虑恒定的摩擦系数,鼓式制动器的失稳现象也可能发生。失稳时的频率在低频振动的频率范围内,在一定程度上验证了模型的正确性。     

基于道路试验的制动颤振非线性特性分析

为了探究制动器摩擦颤振内在非线性特性,设计平路D档起步和坡道空挡下坡两种试验工况,采集制动器振动信号并进行时域、时频域和相图分析。分析表明:平路D档起步工况下的摩擦颤振具有明显的短时、宽频带和冲击特征,振幅随制动压力变大而增大,持续时间随压降率减小而增长;坡道空挡下坡工况下既会发生短时、宽频带和冲击颤振,也会发生长时、多频率和周期型颤振。在不同的相对运动速度下,会因摩擦-速度非线性发生单周期、倍周期、多耦合周期乃至混沌振动。摩擦颤振存在3种不同的基础频率及其非线性耦合关系,表明颤振机理既有黏滑振动效应,也可能有底盘角系统的模态耦合效应。     

振动工况下滚动轴承保持架稳定性分析

由于枪钻主轴具有自身结构细长、刚性差的特点,在钻削时会产生颤振,从而对枪钻主轴轴承产生一个径向的振动.为了探究振动对轴承保持架稳定性的影响,利用ADAMS软件建立了该轴承的动力学仿真模型,利用ADAMS自带的CMD语言编写宏代码以快速添加接触约束.主要研究了振动工况参数和轴承结构参数对保持架打滑率和保持架质心涡动速度偏差比的影响.仿真结果表明:随着振动频率或振动幅值的增大,保持架的打滑率和保持架质心涡动速度偏差比也会随之增大,保持架稳定性降低;随着轴承沟曲率系数的增大,保持架的打滑率和保持架质心涡动速度偏差比先减少后增大,保持架的稳定性先增大后减少.     

两自由度赫兹接触碰撞振动系统的动力学研究

以含间隙非线性赫兹接触力碰撞振动系统动力学模型为研究对象,建立了该模型的Poincaré映射,通过数值模拟,揭示了该系统在低频率、小间隙下存在非完全颤振现象,总结了系统响应从1-1-1周期运动经过Grazing分岔和Saddle-node分岔转迁到非完全颤振1-■-■运动的变化规律,数值结果表明由于初值的影响周期1-p-p运动与1-(p+1)-(p+1)运动间出现了迟滞区域共存现象。在一定的频率下基本周期1-p-p运动与1-(p+1)-(p+1)运动之间存在擦边、逆倍化分岔、混沌等运动形式,文章得出高频下对称周期运动转迁到非对称的周期运动的变化规律。     

盘式制动器复模态摩擦耦合制动稳定性分析

为研究影响汽车制动噪声的因素,以通风盘式制动器为研究对象,应用有限元软件ABAQUS,建立制动尖叫有限元模型,通过自由模态试验及制动尖叫台架试验验证了模型正确性,进行复特征值分析和自由模态分析,探讨系统部件自由模态与摩擦耦合模态的关系,摩擦系数及制动系统关键部件刹车盘刹车片的弹性模量对制动稳定性的影响,结果显示在摩擦耦合作用下,系统中固有频率接近的部件产生模态耦合,导致系统不稳定振动;系统摩擦系数越大,摩擦耦合程度也越大,系统不稳定性越大,但主振频率不变;刹车盘和刹车片弹性模量增大分别起到增强和削弱摩擦耦合对系统不稳定性的影响。     

基于有限元的汽车颤鸣现象的机理和特性分析

建立了盘式制动器中摩擦块-制动盘系统的有限元模型,选择合理的工况对其进行瞬态动力学分析,通过仿真模拟出粘滑运动,并对其产生机理及特性进行分析.通过仿真分析得到各参数对颤鸣特性的影响：活塞压力的增大、制动盘切向初速度的减小、动静摩擦系数差值的增大,都会对摩擦块-制动盘之间的摩擦力产生影响,从而使振动增强.     

直线电机牵引颤振研究

建立了由直线电机定子和吊杆等组成系统的有限元模型,利用ABAQUS软件对该直线电机系统牵引颤振进行瞬态动力学仿真,研究直线电机牵引颤振发生的条件和横向拉杆对直线电机振动的影响。仿真结果显示,电磁牵引力-滑动速度的负斜率引起直线电机发生颤振,直线电机在惰行情况下不发生颤振;横向拉杆能够较大的减小直线电机的横向和垂向振动,对直线电机的纵向振动影响不大;直线电机横向和垂向之间存在耦合振动。     

采煤机截割部传动系统的非线性动力学建模及仿真

针对采煤机截割部齿轮传动系统在运行中产生振动、制造噪声污染等现象,综合考虑啮合刚度、啮合阻尼、综合误差等因素,建立了采煤机截割部齿轮传动系统的非线性动力学模型,运用变步长Runge-Kutta方法对系统微分方程进行了求解。通过分析相平面图和庞加莱截面研究了啮合刚度、阻尼比及激振频率对齿轮系统动态特性的影响。研究结果表明:在一定区间内,阻尼比逐渐减小时,太阳轮位移响应由单周期运动转为多周期运动,最终进入混沌运动;啮合刚度增大时,太阳轮位移响应同样从周期运动逐渐进入混沌运动;激振频率逐渐增大时,太阳轮位移响应呈现由周期响应转变为混沌响应再转变为拟周期响应的现象。