基于 Lennard-Jones 势的界面摩擦黏滑行为动力学研究

目的研究界面摩擦过程中,原子间的相互作用关系及规律。方法基于Lennard-Jones(L-J)势理论,建立界面摩擦黏滑行为的非线弹性振子模型,并以α-Fe晶体为例进行仿真分析。结果在假设条件下,质块振动主振频率约为16 Hz;运动端宏观速度v=1×10-3m/s是主振幅值增大的临界值;刚度系数k和阻尼系数c分别在1.0~100 N/m,1.0×10-4~1.0×10-1N/(m/s)范围内变化时,粘滑频率和主振频率分别随二者的增大而提高;摩擦界面真实接触面积S在1.0×10-18~1.0×10-14m2内变化时,增大摩擦界面间的法向压力将导致黏滑强度增大。仿真计算表明:摩擦界面单个原子受到的激励力与原子间作用势及晶格常数有关,质块的黏滑行为与激励力、相对滑动速度、质块质量、系统刚度系数、系统阻尼系数及真实接触面积等内外因素有关。结论相对滑动速度或真实接触面积增大时,黏滑强度增强;质块质量、系统刚度系数、系统阻尼系数增大时,黏滑强度减弱。系统刚度系数、系统阻尼系数增大时,黏滑频率增大;质块质量增大时,黏滑频率减小;相对滑动速度、真实接触面积对黏滑频率的影响不显著。     

基于响应面法的机床床身动力学模型修正

针对机床床身连接刚度难以确定,从而造成床身动力学模型分析模态与试验模态相差较大的问题,提出一种基于响应面法对床身动力学模型进行修正的方法。以CLFH-200齿轮复合机床床身为研究对象,利用ANSYS Workbench中地基刚度模拟垫铁地基系统刚度,并以地基刚度为设计因素,采用中心复合试验设计方法获得样本数据,拟合满二阶多项式响应面模型,运用二次规划法对响应面模型进行优化。结果表明:修正后床身动力学模型的前6阶固有频率平均误差与初始模型相比减小了3. 08%,平均误差为2. 14%。该方法能快速有效的实现床身动力学模型修正。     

锻锤振动系统参数对振动响应影响的仿真分析

对建立的基础振动系统中影响振动响应的参数k1、k2以及内基础与砧座质量比进行仿真,同时分析出各参数对振动的影响效果。并与原文献数值进行比较,仿真结果基本一致,通过对仿真结果比较分析,从而验证了仿真模型的可靠性。     

动力部件在镗削和钻削时的刚度

组合机床的加工精度取决于动力部件的刚度。 刚度是由作用力与由它引起的变形量之间的比值来确定的。文章介绍了组合机床动力滑台刚度的计算方法。通过计算得知,对滑台刚性影响最大的是由轴向载荷造成的垂直面内的弯曲变形,扭矩对滑台刚性影响不大。图3幅。     

电液伺服阀用压电叠堆驱动器动态特性研究

对电液伺服阀用压电叠堆驱动器的动态特性进行了研究。针对所讨论的压电型电液伺服阀结构,建立了压电叠堆驱动器的动态系统模型;根据该模型的传递函数对压电叠堆驱动器进行了时域和频域分析,并仿真分析了系统阻尼系数、系统等效质量、压电叠堆刚度等不同参数对压电叠堆驱动器动态特性和输出位移的影响。仿真结果表明:增大系统阻尼系数、减小系统等效质量和增大压电叠堆刚度可提高驱动器的动态特性和输出位移。该结果为电液伺服阀用压电叠堆驱动器的结构参数优化设计提供了理论依据。     

多目标驱动的立式精密磨床床身优化设计方法研究

对磨床床身进行轻量化设计,在Solidworks中建立合理的简化模型,然后导入ABAQUS中进行静态分析和模态分析,根据分析结果对床身的结构提出改进方案.安排正交试验对实验结果数据做线性回归,然后进行灵敏度分析找出对床身刚度和重量敏感的结构尺寸.通过中心复合试验设计采取样本建立所选尺寸与床身最大变形量和重量的二次响应面模型.运用理想点法实现对床身最大变形量和重量的双目标优化.结果表明:床身刚度不减小,重量减轻7％.     

电液伺服阀用超磁致伸缩转换器的建模与动态仿真研究

介绍电液伺服阀用超磁致伸缩转换器(GMA)的结构和工作原理;在建立转换器数学模型的基础上,构建转换器的AMESim仿真模型,分析阻尼系数、等效质量、驱动频率和GMM棒刚度系数等不同参数对转换器动态特性和输出位移的影响。仿真结果表明:增大阻尼系数,减小等效质量,可以提高转换器的动态特性;减小驱动频率和GMM棒刚度系数,可以增加转换器的输出位移。仿真结果为电液伺服阀用超磁致伸缩转换器的结构参数优化提供了理论依据。     

一种新型线性摩擦焊接设备的研制

介绍了一种新型线性摩擦焊接设备,该设备主要包括振动系统、加压系统及控制系统。利用线性摩擦及凸轮原理,采用气压与气动装置提供摩擦压力和顶锻压力,选用PLC控制焊接工艺参数,通过自行设计凸轮往复振动机构提高振动频率,可达250 Hz。与其他摩擦焊接设备相比,该线性摩擦焊设备适用于各种形状截面的金属或塑料材料的连接,具有结构简单、操作方便、成本低、效率高,大大提高了摩擦振动频率,为线性摩擦焊接设备的发展提供了新的前景。     

轧件弹塑性滞后变形下冷连轧机振动行为分析

通过分析冷连轧时轧件受弹塑性形变的影响,且考虑相关振动参数和工艺参数,给出了一种具有滞后特性的轧制力表达式。在此基础上,结合轧机的实际结构,建立具有弹塑性滞后形变作用的冷连轧机非线性动力学模型。以某冷连轧机结构参数和工艺参数为例,仿真给出轧制力与位移的滞后曲线,结果表明:应尽量减小滞后回线的面积,可抑制轧机振动。并且研究了非线性阻尼、非线性刚度以及周期性外扰力对系统幅频特性的影响,结果发现,适当的取值可有效减小冷连轧机的振动程度。最后分析了滞后振动系统的分岔行为,发现系统会随外扰力的变化在倍周期和混沌运动之间变换,有可能造成系统发生共振现象。     

直顶式液压电梯振动特性仿真分析

以直顶式液压电梯为对象，将其作为变参数振动系统，建立了此系统的一自由度弹簧一质量力学模型及Simulink仿真模型，对液压电梯的受追振动过程进行了动态模拟，对其响应加速度进行了时域及频域分析，从而得到了系统响应加速度幅值与激振力频率之间的关系。上述仿真分析表明，激振力频率与共振区频率相差较大，可以减小液压电梯工作过程中轿厢的剧烈振动，从而保证液压电梯平稳运行。     

线性摩擦焊机施力系统压力响应动态仿真

为研究线性摩擦焊机电液伺服施力系统对滑台压力的闭环控制特性,根据输入输出各变量之间的关系推导出电液伺服施力系统相对于压力信号的闭环传递函数,再根据该数学模型建立起系统的仿真模型并实施仿真.为验证建模与仿真的可信度,对电液伺服施力系统进行了闭环控制下的压力频率特性试验,并重点分析了系统压力对压力闭环响应特性的影响.结果表明,数值仿真与试验结果基本吻合;电液伺服施力系统相对于闭环压力为二阶惯性加一阶微分环节,系统工作频宽较大,稳定性较好;提高系统压力可改善压力闭环动态响应特性.

Abstract：

In order to study the closed-loop control qualities of the electro-hydraulic servo load system of the linear friction welding machine on the slipway pressure, closed-loop transfer function of the pressure for the electro-hydraulic servo load system was established according to the relationship between input and output variables, a simulation model was established according to the transfer function and the simulation was carried out. In order to validate reliability of the simulation result, a frequency characteristics experiment of pressure was implemented under closed-loop control, and the system pressure's affect on the pressure's closed-loop response characteristics was specially analyzed. The results show as follows, the emulational and experimental results are anastomosing; the electro-hydraulic servo load system is a second-order inertial & first-order differential link for closed-loop pressure control, the system frequency width is large, and the system stability is high; pressure s closed-loop dynamic response characteristics can be improved by promoting the system pressure.     

科隆蛋扣件区段双重钢轨吸振器对钢轨波磨的抑制效果研究

目的 研究科隆蛋区段双重钢轨吸振器对钢轨波磨的抑制效果。方法 首先,结合现场建立轮对-钢轨-吸振器系统的有限元模型。然后,基于摩擦自激振动理论,采用复特征值法与瞬时动态法对单重和双重钢轨吸振器的抑制效果进行对比。进而,采用谐响应分析探究双重钢轨吸振器对钢轨波磨抑制效果提高的原理。最后,对双重钢轨吸振器的关键连接参数进行参数化分析,基于最小二乘法对其进行多参数拟合求最优解。结果 轮轨系统有3个不稳定振动频率228.57、480.97、1181.60Hz,单重钢轨吸振器对其的抑制效果分别达到了15.20%、100%、20.19%,双重钢轨吸振器对其的抑制效果达到了15.20%、100%、100%。双重钢轨吸振器调谐频率分别为183.64、473.62 Hz。对比参数优化前后,经过优化连接参数后的轮对-钢轨-吸振器系统的复特征值实部较小,为33.683。结论 双重钢轨吸振器因其2个调谐频率能更好地抑制轮轨系统的多个不稳定振动频率,从而对钢轨波磨的抑制效果更好。减小连接刚度和增大连接阻尼能提高其对钢轨波磨的抑制效果。当双重钢轨吸振器的下质量块垂向刚度为22.7×10⁷N/...     

Mg-Ti旋转摩擦焊过程的摩擦产热及原子扩散行为(英文)

利用新型物理模拟装置进行Mg-Ti旋转摩擦焊过程产热机理及原子扩散行为的研究,该装置包含高速摄像、红外热成像及力学传感器系统。结果表明,摩擦焊过程中,摩擦因数经历两个稳态阶段的变化。第一个稳态阶段为库伦摩擦,以磨蚀为主要形式;第二个稳态阶段为粘着摩擦,以塑性流动为主要形式。另外,随着旋转转速及轴向压力的提高,轴向位移、摩擦温度及摩擦系数的增加率也随之明显提高。Mg-Ti摩擦焊过程存在原子的快速扩散现象,该过程中由摩擦大变形激活的扩散系数大约是热激活扩散系数的105倍。     

链式铸型机爬行的动力学模型和防爬行技术设计

分析了铸型机链带不规则振动、爬行的危害，建立了直线链式铸型机爬行的动力学模型，分析引起爬行的原因为动静摩擦系数相差太大，系统刚度不够。在此基础上设计了新型滚轴系统和液压张紧装置，以有效防止链带的爬行。     

AMT换挡滑块的磨损量预测与磨损规律数值分析

目的 建立电控机械式自动变速箱(AMT)中同步器换挡滑块的磨损量预测模型,分析磨损量变化规律,为提升AMT的换挡品质奠定基础.方法 基于传热学理论,考虑换挡滑块与接合套的换热边界条件,建立单次换挡过程中滑块磨损量计算的有限元模型.根据BOX方法设计模拟方案,采用Archard磨损理论,将接合套的实际波动转速进行近似替代,对不同换档力、接合套转速、摩擦系数作用下的换挡滑块磨损量进行仿真计算,并且通过响应面分析,得到磨损量的线性回归预测模型.在此基础上,研究各因素对磨损量的影响规律.结果 预测模型计算得到的磨损量与试验测试结果间的误差小于5％.换挡力、接合套转速、摩擦系数皆为磨损量的主要影响因素,磨损量与三者呈正相关性.接合套的转速和换挡力对单次磨损的影响更为显著,二者的交互作用明显.在转速为750～5000 r/min时,磨损量的增量随着转速的增加而减小.结论 换挡力和转速对滑块磨损量的影响较大.在高转速条件下,通过控制换挡力的大小可以有效减少换挡滑块的磨损量,提升AMT的使用寿命.     

线性摩擦焊设备液压伺服系统的设计

液压式线性摩擦焊是将电液伺服控制技术运用到线性摩擦焊接领域的一种先进制造技术.分析线性摩擦焊设备的工作原理,针对系统工作状况设计了一套液压伺服系统,采用一个小流量的伺服阀在振动过程中实现实时位置闭环控制,振动停止后将振动缸位置精确定位是该系统的设计特点.同时针对液压系统中关键元件振动伺服阀进行了大量的设计计算、对比及仿真实验,从而选出适合该系统的伺服阀.该液压系统的设计为线性摩擦焊设备的研制提供了参考.     

液压柱塞式底盖机顶紧器碟簧组刚度特性及谐响应分析

为避免液压柱塞式底盖机顶紧器碟簧长期在交变载荷作用下发生纵向振动和结构损坏，结合工程实际，以顶紧器碟簧组为研究对象，利用物理试验及振动力学理论，得到碟簧不同组合型式的载荷-位移特性曲线、动静刚度比，从而确定合适的碟簧组合型式；之后进行谐响应分析，得到响应频率-振幅曲线。结果表明：摩擦阻尼是促使碟簧载荷位移特性曲线形成滞回区的主要因素，在载荷比较小时曲线接近线性，随着载荷的加大，曲线会呈现非线性特性；顶紧器动静刚度比随着碟簧对合组数的增加而下降；外界激励频率为2 100 Hz时共振振幅、von Mises应力最大，且碟簧位置III为共振的危险点。     

零动态刚度被动减振系统分析与仿真

论文给出了零动态刚度被动减振系统的理论分析,论证了基于零动态刚度原理和利用被动减振的方法,可实现低频频率范围内的减振。采用虚拟样机技术,利用ADAMS仿真软件对其垂直方向的振动特性进行了研究,仿真结果表明:当系统的振动幅值为0.5mm和10mm时,减振系统动态刚度大大减小,使得系统的等效固有频率降低到在0~0.5Hz范围内,从而实现了低频减振且减振效果良好。同时在实现系统的零动态刚度情况下,其静态刚度值不变,从而保证减振系统的稳定性。     

重载夹持机构弹性动力学研究

针对重载夹持机构在工作过程中存在弹性振动的情况,以压杆式夹持机构为研究对象,用五次埃尔米特多项式表示梁单元的横向位移,进一步用弹性动力分析-简化方法建立了良好反映重载夹持机构的质量矩阵、刚度矩阵及运动参数的有限元模型,得到系统的运动微分方程组,利用Newmark-β法求解其弹性位移并通过实验验证位移U1,U12,U15。结果显示:夹持机构的一阶固有频率随前臂转角β增大而增大,相应的最大锻件下偏角为0.74°;KES的弹性位移比KED的位移变化幅度减小;定性了解了摩擦力可以减少夹持机构振动的振幅,并可以延迟振动响应。