预紧高速角接触球轴承动力学特性分析

以弹性力学理论、滚动轴承动力学分析理论和沟道控制理论为基础,建立了预紧高速角接触球轴承的动力学方程,采用Newton-Raphson迭代法进行求解,对预紧高速角接触球轴承的动力特性进行分析。实例表明:随着预紧力的增加,内接触角减小而外接触角增大,球的离心力、陀螺力矩和旋滚比减小,球与内、外圈的接触变形、接触应力、接触载荷及轴承刚度增大;定压预紧轴承动力特性参数受预紧力变化的影响较大,而定位预紧轴承的接触变形、接触应力、接触载荷及刚度等动力特性参数值较大。     

接触条件下组合结构的动力学分析

组合结构的动力学分析中因存在高度非线性的接触边界而成为有限元分析中的技术难点。文中直接采用接触单元和非线性算法，对组合结构进行模态计算和接触状态稳定性能分析。在分析接触算法中影响组合结构刚度矩阵变化的因素、在何种程度下可以将组合结构线性化的机理的基础上，讨论组合体受预紧力时的组合模态、不同摩擦因数对组合结构模态的影响，进行不同预紧力下组合结构抗干扰能力的计算。通过该理论得到的规律和结论可以指导其他组合结构的动力学计算，并且排除以往分析方法由于使用人员不同、分析经验不一样而导致的计算结果随机性和不正确性，对组合结构的动力学分析提出新思路、新方法。     

螺栓法兰连接结构有限元建模及动力学分析

利用ANSYS有限元分析软件建立了螺栓法兰连接结构的实体非线性有限元模型,该模型模拟了法兰间接触、螺母与法兰间接触以及螺栓头与法兰间的接触,同时考虑了预紧单元模拟螺栓预紧力对结构的影响。通过对有限元模型在不同边界条件下、不同基础激励下进行瞬态动力学分析得出稳态响应信号,进而对信号进行差值处理得出不同边界条件下螺栓松紧对能量耗散的影响,并通过实验加以验证,确定了有限元模型的可靠性以及螺栓不同预紧情况下稳态响应信号的规律。结果表明:随螺栓预紧力矩的增大,能量耗散减小,系统非线性减弱;随激励频率及激励强度的增大,非线性特征变得显著,能量耗散增大。     

预紧力状态螺栓连接结构动力学响应的一种数值方法研究

基于螺纹连接的精细有限元模型,提出了预紧力状态螺栓连接结构动力学响应的一种数值模拟方法。针对螺纹接触,采用常规接触面定义方法定义了两组螺纹接触对,以对称罚函数法处理螺纹接触,并采用指数型接触压力-过盈关系;在已建立螺纹连接旋转模型条件下,采用直接在六角螺母的一对侧面上直接施加力偶矩的方法定义预紧力载荷,较传统方法更简单,且与实际更相符;采用先进行纯预紧力状态下的静力学响应分析,再将分析结果作为动力学响应分析的初始构型的方法,解决了预紧力载荷静态响应和冲击载荷动态响应间的静动耦合问题。最后,针对预紧力状态下口型含螺栓连接结构在钢球撞击下的响应问题,采用该方法进行了动力学响应分析,并将计算结果与实验结果进行了比较。误差分析结果表明,小球3 m和5.5 m跌落撞击条件下,应变响应前两个波脉宽以及幅值,计算结果与实验结果误差在20%以内。     

预紧垫层结构振动环境下层间转动试验

振动环境下预紧回转体结构的层间相对转动滑移问题,一直是困扰工程设计领域的难题。为研究预紧回转体结构在振动环境下的层间转动现象,笔者设计了多层回转体预紧垫层结构,并基于Hamilton原理建立了该结构的动力学模型,分析了该类结构发生转动现象的机理。在此基础上,开展了振动环境下试验件层间转动试验,获得了确定的层间转动现象,并通过调整结构参数研究了振动量级、振动频率、预紧载荷和偏心结构等因素对层间转动的影响。试验结果验证了理论的正确性,深化了预紧回转体结构层间相对转动机理的认识可为该类结构的防转设计提供支撑。     

非线性弹性材料在多层圆柱结构中接触预紧作用的模拟

利用非线性弹性材料对多层圆柱结构进行接触预紧，涉及到几何非线性和材料非线性以及接触面上摩擦力的影响。当材料间刚度差别较大时，刚度低的材料呈现大变形特征，加大了几何非线性的程度。结构内部预紧力的大小和分布与结构的整体刚度、结合部位的局部刚度、过盈配合程度、接触面积等因素有关。本文对以橡胶作为预紧垫层的双层金属柱体的预紧过程进行了力学实验和数值模拟。预紧后的模型受中心集中力的作用，以得到橡胶垫层在复杂载荷作用下的状况。在数值模拟模型中，接触面采用直接约束模型，摩擦力的模拟选用库仑摩擦模型，预紧力的施加与力学实验模型相同，利用两个金属半圆环逐步压紧橡胶材料。数值模拟结果和实验数据吻合较好，表明结构非线性大变形接触预紧模拟的数值模型是合理的。     

径向肋可展开天线动力学特性试验研究

研究包带预紧力和限位间隙对天线收拢发射状态动力学特性的影响。设计并加工径向肋可展开天线的简化模型并进行振动试验,试验控制的变量为包带预紧力和限位间隙的大小,考察结构的基频和响应与自变量的关系。试验证明,包带预紧力在正常范围内对天线的基频没有影响,增加预紧力可以小幅度降低结构响应。肋条与限位盘的间隙大小与肋条的一阶固有频率和响应大小无关,且随着振动量级增加,肋条的共振峰后移。     

浅析如何解决高速凸轮机构的常见动力学问题

这里对高速凸轮机构中影响推杆动力响应的一些因素加以重点分析和解决，同时对高速凸轮机构中存在的换向接触冲击、腾跳现象、凸轮的平衡以及推杆弹簧颤动等常见动力学问题进行了足够的分析和相应的处理，使设计的凸轮机构更加符合动力学的要求。     

滚动轴承刚柔多体接触动力学分析

以柔性多体动力学理论为基础,提出了以相对坐标描述刚柔多体接触滚动轴承的递推数值分析方法。以球轴承为例,研究了滚动轴承刚柔多体接触输出响应的动态特性。综合考虑滚动体与轴承内外圈滚道的时变接触刚度、柔性接触、摩擦、离心力等非线性因素,分析出转速、摩擦力和预紧力对滚动轴承的时变接触力和时变振动位移的影响。结果表明,以相对坐标描述刚柔多体接触滚动轴承的动力学模型,可以有效地解决滚动体与滚道间的时变接触振动响应和柔性接触等非线性接触动力学问题。     

滚动轴承刚柔多体接触动力学分析

以柔性多体动力学理论为基础,提出了以相对坐标描述刚柔多体接触滚动轴承的递推数值分析方法.以球轴承为例,研究了滚动轴承刚柔多体接触输出响应的动态特性.综合考虑滚动体与轴承内外圈滚道的时变接触刚度、柔性接触、摩擦、离心力等非线性因素,分析出转速、摩擦力和预紧力对滚动轴承的时变接触力和时变振动位移的影响.结果表明,以相对坐标描述刚柔多体接触滚动轴承的动力学模型,可以有效地解决滚动体与滚道间的时变接触振动响应和柔性接触等非线性接触动力学问题.     

Structural Design and Dynamic Characteristics of Overloaded Horizontal Servo Cylinder for Resisting Dynamic Partial Load

When an output curve force is applied to a horizontal servo cylinder with a heavy load, the piston rod bears a dynamic partial load based on the installation and load characteristics, which significantly a ects the frequency response and control accuracy of the servo cylinder. Based on this partial load, increased friction can lead to cylinder bore scu ng, leakage, lack of output power, or even system failure. In this paper, a novel asymmetric static-pressure support structure is proposed based on the principle of hydrostatic support. The radial component force of a dynamic partial load is balanced by cooperation between the support oil cushion of the variable hydraulic pressure support structure, oil cushion of the supportive force, and the damper. Adaptive control of the servo cylinder piston rod, guide sleeve, and piston, as well as the cylinder oil film friction between lubricated surfaces is achieved. In this paper, theoretical design and analysis of the traditional hydrostatic bearing structure and novel structure are presented. A hydraulic dynamic shear scissor is used as a research target to derive a structural dynamic model. Comparative simulations are performed using Matlab Simulink. Additionally, flow field analysis of the novel structure is performed, which verifies the rationality and feasibility of the proposed structure and system.     

不同工况下V63一体式夹紧器下盖冲击的测试与分析

针对某一体式夹紧器工作原理,以及根据打开周期、有无气缓冲、气缓冲形式、负载因素不同,定义不同工况,制定一体式夹紧器下盖冲击的测试方案。可调节工装设计为模拟不同负载工况提供了便捷条件;搭建测试和信号采集平台,获得夹紧器在不同工况条件下冲击力和动态性能——爬行、反弹、撞击;确定下盖冲击力主要影响因素——打开周期、负载、气缓冲效果,并对其敏感性进行量化分析。通过工况1,4的数据记录对比得出,现有的缓冲结构可以减少160%~290%的下盖冲击力。实验结论为V63夹紧器设计和气缓冲设计提供依据,为V63夹紧器标准工况应用条件提供量化分析数据支撑。     

多轴齿轮传动系统的动力学仿真分析

以多点成形压力机中多轴齿轮传动调形单元为例，研究了传动系统输出响应的动态特性。从齿轮传动的基本原理出发，系统地分析了多轴齿轮传动系统的动力学模型原理，提出了基于齿轮副接触算法的动力学仿真模型。利用仿真模型建立的虚拟样机模型，综合考虑了多种影响动态响应的因素。仿真结果和理论分析结果相一致，所使用的仿真方法及得到的分析结果对工程设计及性能校核具有重要的参考价值和指导意义。     

汽车电子连接器的力学机理研究 --小型多芯线束压力连接过程的初始条件分析

以汽车电子连接器用的一种小型多芯线束压力连接端子为对象，通过接触力学解析，找到了由于连接端子设计的缺陷，在小型多芯线束压力连接加工过程中，造成多芯线束的随机初始状态因素引起的连接性能变异的非线性原因。以显式时间积分法和罚接触算法，动态地仿真多芯线束与压力连接端子间的接触力学过程，并通过压力接触连接面积，间接地评价其电子信息或电力传输的稳定性；并通过改善设计的实例，从接触力学的动态设计角度，证明了从连接端子形态设计入手，克服线束的随机初始状态因素引起的连接性能变异的可能性。     

Characteristic verification and parameter optimization of airbags cushion system for airborne vehicle

Abstract： The major methods to investigate the airbags cushion system are experimental method, thermodynamic method and finite element method （FEM）. Airbags cushion systems are very complicated and very difficult to be investigated thoroughly by such methods For experimental method, it is nearly impossible to completely analyze and optimize the cushion characteristics of airbags of airborne vehicle because of charge issue, safety concern and time constraint. Thermodynamic method fails to take the non-linear effects of large airbag deformation and varied contact conditions into consideration. For finite element method, the FE model is usually complicated and the calculation takes tens of hours of CPU time. As a result, the optimization of the design based on a nonlinear model is very difficult by traditional iterative approach method. In this paper, a model based on FEM and control volume method is proposed to simulate landing cushion process of airborne vehicle with airbags cushion system in order to analyze and optimize the parameters in airbags cushion system. At first, the performance of airbags cushion system model is verified experimentally. In airdrop test, accelerometers are fixed in 4 test points distributed over engine mount, top, bottom and side armor plate of hull to obtain acceleration curves with time. The simulation results are obtained under the same conditions of the airdrop test and the simulation results agree very well with the experimental results, which indicate the established model is valid for further optimization. To optimize the parameters of airbags, equivalent response model based on Latin Hypercube DOE and radial basis function is employed instead of the complex finite element model. Then the optimal results based on equivalent response model are obtained using simulated annealing algorithm. After optimization, the maximal acceleration of airborne vehicle landing reduces 19.83%, while the energy absorption by airbags increases 7.85%. The performance of the airbags cushion system thus is largely improved through optimization, which indicates the proposed method has the capability of solving the parameter optimization problem of airbags cushion system for airborne vehicle.     

超精密光刻物镜缓冲包装设计

采用数值模拟的方法开展光刻物镜镜组的跌落分析,结合数值寻优的方式,以光刻物镜所能承受的最大加速度为约束条件确定缓冲结构的尺寸参数,并通过跌落实验验证数值仿真的准确性与可靠性,进而指导超精密光刻物镜缓冲包装的参数设计。利用此方法对质量为10 kg、镜片口径为160 mm,径厚比为8.89光刻物镜镜组进行缓冲结构设计,实验结果表明,其从10 cm高度跌落后最大加速度为4.4 g,面形变化仅为0.36 nm,满足超精密光学设备的动力学指标要求。     

Dynamic response analysis of a cantilevered beam due to an elastic impact

The beam structure models with impact or contact parts under impact forces have been applied to the design of mechanical and electronic accessories. Switches, pick-ups and sensors are the typical examples of the structure to be designed to colliding with other parts. The damping characteristics and stiffness of an impacter have a great effect on dynamic responses of structures subjected to impact forces. Since the response characteristics of structures have an effect on the generation of impact forces, both theoretical and experimental investigations for the dynamic relationships between the impacter and impact mechanism are required for the structural design to reduce impact forces or eliminate unwanted vibration modes. In this paper, in order to examine the relationship between the changes of the stiffness and damping of an impacter and the variations of the dynamic characteristics of the impact model of a cantilevered beam with an impacter, the impact force of the impacter and response characteristics of the cantilevered beam were analyzed by both numerical simulation and experiments. Since the stiffness and damping of the impacter are highly nonlinear, the contact model using revised Hertz-model was established by experiments. Also, the results of numerical analyses for the dynamic response and impact force of a cantilevered beam with an impacter have a good agreement with experimental results. It is believed that the mathematical model and the analytical method presented here can be used for the design analysis and the improvement of performances of the beam-shape switches and pickup devices.     

数控液压垫速度动态特性分析

通过对数控液压拉伸垫进行数学建模与动态仿真,对其下行速度动态特性进行分析,通过分析发现,当系统处于开环控制状态时,过大的调节时间和超调量,无法满足设计要求,必须加入加速度反馈形成闭环控制,才能达到很好的动态特性,同时满足生产的实际需要。     

数控液压垫速度动态特性

通过对数控液压拉伸垫进行数学建模与动态仿真,对其下行速度动态特性进行分析,通过分析发现,当系统处于开环控制状态时,过大的调节时间和超调量无法满足设计要求,必须加入加速度反馈形成闭环控制才能达到很好的动态特性.     

五坐标数控龙门加工中心动态优化设计

在大型高架桥式、高速、高精度五坐标龙门加工中心的动态设计中,通过动态测试的方法获得导轨结合面的特性参数并将其应用到数字仿真模型中,提高了模型的精度;在加工中心的结构优化设计过程中,提出了灵敏度分析法和基于动刚度的结构优化法,对主要部件的内部筋板结构进行了与传统方法不同的设计,提高了加工中心的动静态特性;针对加工中心在工作过程中不可避免的共振问题,巧妙利用机床的附属设备设计了抑制振动的调谐阻尼器。