基于ANSYS的机床模态分析

振动现象是机床设计中所面临的问题之一,它会产生加工误差,影响零件的加工精度。模态分析主要用于确定结构或机器部件的振动特性,本文建立了某型立铣床床身的三维有限元模型,并利用大型有限元分析软件ANSYS对其进行模态分析,从而得出床身前十阶固有频率和振型。     

基于ANSYS的机床模态分析

振动现象是机床设计中所面临的问题之一,它能造成加工误差,影响零件的加工精度。模态分析主要用于确定结构或机器部件的振动特性。本文建立了某型立铣床床身的三维有限元模型,并利用大型有限元分析软件ANSYS进行了模态分析,得出了床身前十阶固有频率和振型。     

矿井提升机振动监测系统的设计及其故障诊断

针对某矿提升机传动系统的运行现状,文章提出并设计了一种矿井提升机振动监测系统,该系统可实现矿井提升机的在线状态监测、诊断和预报。文章还举例说明了振动分析在提升机减速器齿轮故障诊断方面的应用,测试分析结果较好地反映了提升机减速器的真实工况和故障。     

矿井提升机振动监测系统的设计及共故障诊断

针对某矿提升机传动系统的运行现状,文章提出并设计了一种矿井提升机振动监测系统,该系统可实现矿井提升机的在线状态监测、诊断和预报。文章还举例说明了振动分析在提升机减速器齿轮故障诊断方面的应用,测试分析结果较好地反映了提升机减速器的真实工况和故障。     

基于振动模型的直升机行星齿轮故障分析与仿真研究

针对直升机主减速器进行基于振动信号的故障诊断试验需要高昂费用的问题,以直升机主减速器的行星齿轮系统为例,对理想条件下McFadden建立的模型进行分析与改进,推导了振动信号的时间延迟模型,从而确定了系统运行时边频的相位变化。分析了行星齿轮系统振动信号的产生与变化规律,建立了故障状态的振动信号模型,并对其进行仿真。通过振动信号的仿真比较,为行星齿轮系统的故障监测与诊断提供借鉴。     

压电加速度计在水工闸门模态测试中的应用

为了用试验法研究某水工闸门的振动特性,在分析压电加速度计性能指标的基础之上,针对某水利枢纽上的平面闸门,选用HK9104型压电加速度计,设计测试系统,运用脉冲锤击法进行模态测试,通过模态分析得到闸门结构的模态振型和模态参数.结果表明:闸门的固有频率以低频为主,分布在较宽范围内,这是引起流激振动的主要内因,压电加速度计具有较好的低频响应特性和较高的灵敏度.     

航空相机的模态分析及轴承模型的修改

为了研究航空相机的动态结构刚度,运用有限元分析和试验相结合的模态分析法获得系统的固有频率和模态振型.应用大型通用有限元软件MSC.Nastran/Patran建立了航空相机的有限元模型,分析得出该相机的固有频率和模态.利用有限元分析结果中的模态振型指导试验模态分析中测点位置的选择,通过试验测得相机系统固有频率的实际值,并与有限元分析结果进行比较,验证了有限元分析的合理性,确定相机结构达到了设计性能指标.在有限元建模中采用改进的线性轴承模型后,降低了系统的计算难度,使有限元分析结果与试验值更加接近.     

随机子空间方法在齿轮系统故障诊断中的应用

在齿轮系统故障诊断中.采用何种有效的方法对随机动态信号进行分析和特征提取是关键所在;相对于普通的分析方法而言结构模态参数辨识领域先进的时域识别方法随机子空间能更准确地识别出环境激励下结构系统的模态参数;将这一方法引入到运转的齿轮系统中进行了动态特性识别,对齿轮系统发生的故障进行特征提取、区分与诊断,并与正常齿轮系统对比,实验结果表明,该方法可以有效地对齿轮传动系统故障进行识别与诊断。     

弹性支撑下风电机组传动系统结构动力分析

考虑水平轴风力发电机组齿轮箱弹性支撑的柔性连接特性,基于集中质量思想和拉格朗日方法,建立风力发电机传动系统多体动力学模型,研究了齿轮箱弹性支撑对传动系统结构动力学特性的影响.利用动力学模型和模态分析方法,得到了由弹性支撑耦合到系统后的模态频率,并获取了在该模态激励下的模态动能分布.采用变参数方法进行传动系统模态对齿轮箱弹性支撑刚度变化的敏感性分析,利用模态叠加法进行齿轮箱体的动响应分析.数值求解结果和分析表明,考虑齿轮箱弹性支撑的传动系统某阶固有频率即为弹性支撑下齿轮箱体振动主模态;弹性支撑线刚度对传动系统低频率固有模态存在一定影响;齿轮箱体振动分析时应考虑1阶和2阶的低频模态较为合理.本研究工作对传动链系统方案可靠性设计和抑制传动链振动的加阻控制提供了一定理论基础.     

减速器系统振动与声辐射特性研究

建立了齿轮减速器系统的三维实体模型和有限元模型,利用ANSYS有限元软件进行网格划分和对减速器系统进行了动力学特性与响应分析,得到了系统的各阶固有频率和振型;在此基础上提取出减速器系统5个外表面和高、低速齿轮表面各单元面积、中心点坐标和节点振幅等物理量,然后结合声场理论的离散瑞利积分法,并考虑各壁板隔声量的影响,通过声场叠加原理计算得到了减速器外声场各点处所辐射的声压和声强值,并将此数值仿真结果与已有的实际测量数据进行了比较,表明用数值仿真和声学理论相结合的方法来进行齿轮系统振动噪声预估的正确性,这对减速器系统的减振降噪和噪声控制具有重要意义。     

基于内禀模态奇异值分解和支持向量机的故障诊断方法

提出了一种基于内禀模态(Intrinsic mode functions,简称IMFs)奇异值分解和支持向量机(Support vector machine,简称SVM)的故障诊断方法.采用经验模态分解(Empirical mode decomposition,简称EMD)方法对旋转机械故障振动信号进行分解,将得到的若干个内禀模态分量自动形成初始特征向量矩阵,然后对该矩阵进行奇异值分解,提取其奇异值作为故障特征向量,并进一步根据支持向量机分类器的输出结果来判断旋转机械的工作状态和故障类型.对齿轮振动信号的分析结果表明,即使在小样本情况下,基于内禀模态奇异值分解和支持向量机的故障诊断方法仍能有效地识别齿轮的工作状态和故障类型.     

柔性机械臂的变结构振动控制研究

当机械臂的质量很轻,尤其是空间应用场合,机器人系统将受到高度柔性限制并且不可避免地产生机械振动.本文为了证实提出的控制不期望残余振动的方法,设计并建立了柔性机器人实验平台.控制方案采用交流伺服电机通过谐波齿轮减速器驱动柔性机械臂,利用粘贴在柔性臂上的压电陶瓷片(PZT)作为传感器来检测柔性臂的振动.对由于环境激励,尤其是在电机转动(机动)时由于电机力矩产生的振动,采用了几种主动振动控制器包括模态PD控制,软变结构控制(VSC)和增益选择变结构方法,进行柔性臂的振动主动控制实验研究.通过实验比较研究,结果表明采用的控制方法可以快速抑制柔性结构的振动,采用的控制方法是有效的.     

新型光纤陀螺支架抗振性有限元分析与优化设计

光纤陀螺作为船用导航设备应用时,环境振动对陀螺精度的影响不容忽视.探讨了光纤陀螺机械结构的振动特性,通过Ansys有限元软件对支架进行了动力学分析,在振动模态分析中得到了支架的固有频率与振型,正弦频响分析中得到了支架的频响曲线.对光纤陀螺支架的共振频率与振型进行了分析,提出了支架结构优化设计的方法并设计出一种新支架.     

微型压电层合板结构的振动特性研究

从经典薄板理论出发,基于应变梯度理论,综合考虑尺寸效应和压电效应的影响,利用哈密顿原理建立了微型压电层合板结构的动力学模型及其边界条件.在选取符合其边界条件的模态函数后,利用Ritz法分别研究四边简支和悬臂条件下的微型压电层合板的振动特性,求解了前五阶固有频率并绘制了3D模态图.分析了微尺度带来的尺寸效应对于固有频率的影响,最后研究了外加电压对于系统固有频率的影响.     

SEM30齿轮箱振动噪声分析及优化设计

针对SEM30齿轮箱在运行过程中出现异响的问题,基于多体动力学理论,利用ADAMS建立齿轮副虚拟样机,计算齿轮啮合力。基于有限元法,利用ANSYS计算齿轮箱体的动态响应。响应结果作为边界元法的边界条件,计算齿轮箱体的声学特性。基于声学传递向量(ATV)法,利用VIRTUAL.LAB计算齿轮箱振动噪声的板块贡献量。仿真结果表明,齿轮箱的振动噪声在齿轮箱固有频率与齿轮啮合频率重合或接近时达到最大值,为今后齿轮箱体结构优化设计提供了依据。     

二级减速器齿轮传动性能分析和修形优化设计

为改善齿轮传动性能,分析某二级减速器齿轮的静强度、载荷分布和传递误差,发现其低速齿轮副的载荷分布偏载和传递误差相对较大。选取遗传算法V2,结合Romax Designer,对比分析几种齿廓修形与齿向修形的组合方式,其中最好的修形方式是将齿向鼓形修形和齿向斜度修形相结合。采取该方式对齿轮副进行优化,优化后低速齿轮副的传递误差比修形前减小92.41%,齿轮载荷分布得到改善,低速齿轮副的单位载荷降低,齿轮副的可靠性和使用寿命均提高。齿轮修形优化后的减速器传动更平稳,振动和噪声减小。     

基于6维并联机构的空间微振动模拟器动力学分析及测试

为了模拟空间飞行器上反作用飞轮等扰动设施产生的多维微小振动,设计了一种基于Gough-Stewart平台的空间微振动模拟器,并对微振动模拟器的动力学特性进行了研究.首先,利用牛顿-欧拉公式建立了微振动模拟器的动力学模型,该模型考虑了驱动腿和铰链的质量属性及负载质心偏心的情况;结合虚功原理推导出系统的广义刚度、阻尼及质量矩阵,得到求解微振动模拟器的固有频率及主振型的数学解析式.然后利用有限单元法及理论建模法对模拟器进行模态分析,得到微振动模拟器的前6阶固有频率及模态.仿真结果表明由理论模型及有限单元法得到的结果一致性较好.最后测试了该模拟器的刚度及固有频率特性.实验结果表明:理论方法及有限单元法分析得到的结果与测试值之间的误差不超过5%,验证了理论模型的合理性.得到了微振动模拟器的固有频率及振型数据,为后续设计及调试提供了依据.     

基于变分模态分解与最小熵解卷积的齿轮故障诊断

为了准确地进行齿轮故障诊断,结合变分模态分解和最小熵解卷积,给出了一种新的故障诊断方法。首先,以包含啮合频率的分量的包络峭度最大作为原则,确定变分模态分解的分量个数;然后,将齿轮振动信号运用变分模态分解,得到多个分量;选取包含啮合频率的分量作为敏感分量;接着,应用最小熵解卷积,将敏感分量降噪;最后,应用包络分析技术进行故障诊断。通过齿轮断齿故障振动数据的分析,验证了方法的有效性。     

伸缩机翼动力学实验研究

伸缩机翼作为一种可变形翼,变形过程中,由于其结构时变特性严重且具有柔性体特点,翼面横向振动特性实时变化从而影响飞行性能.基于伸缩机翼实验模型,分别开展了伸缩机翼模态实验研究和振动实验研究,即通过PLC控制系统控制伺服电机转速及转向,进而改变活动机翼外伸长度及伸缩速度,一方面利用锤击法获得五种活动机翼外伸长度下前三阶模态参数;另一方面利用ICP加速度传感器、LMS数据采集分析系统采集并处理活动机翼伸缩过程中横向振动加速度信号,获得伸缩速度与最大振动幅值、最大响应频率之间关系.结果表明,活动机翼外伸长度增加,结构固有频率值减小;伸缩速度作为参数激励,其等效激励与活动机翼某一外伸长度下某一阶固有频率值相近而导致颤振.为伸缩机翼翼面振动控制和伸缩速度合理选择提供理论依据和技术支持.     

基于ANSYS的(P/FGM/P)悬臂矩形板的模态分析

基于有限元基本理论,用 ANSYS 软件对( P/FGM/P) 型的带压电层的功能梯度材料悬臂板的结构进行了模态分析,这里选用 SHELL99 单元类型. 给出( P/FGM/P) 型的带压电层 FGM 悬臂矩形板的振动模态图,得到固有频率,并且对前 8 阶模态做模态分析,讨论了其对结构的动力学行为的影响. 通过模态分析可以得知带压电层 FGM 悬臂矩形板的模态振型有横向振动,扭转振动,拉伸振动,横向振动以前两阶模态为主,分析结果对系统的结构设计与优化以及振动特性研究提供了有效的依据.