受电弓滑板载流温度静态特性研究

针对电气化铁路运营带来的受电弓-接触网问题,仅从传统的动力学角度研究分析已显不足,受电弓滑板载流温度分布关系的深入研究是对其的有力补充。从热学角度出发,通过将流入受电弓电流基于等效电功率形式施加到受电弓滑板上,建立滑板接触点附近的温度分布模型;运用FLUKE热像仪测量同等受流条件下滑板接触点温度分布规律,验证了仿真方法的有效性,为弓网系统电-热耦合关系进一步研究提供参考。     

面向整车平顺性的商用车平衡悬架结构分析与优化设计研究

为研究平衡悬架板簧与车桥连接方式对整车平顺性的影响,以国产某重型商用车为研究对象,分别建立滑板座及橡胶墩连接方式下整车刚柔耦合动力学模型并进行平顺性仿真对比,数据揭示橡胶墩连接方式下整车平顺性优于滑板座状态但仍有改善空间.建立以中桥振动传递路径下多测点三向平顺性为目标函数、橡胶墩平动及旋转刚度系数为优化变量及平衡悬架动行程为约束条件的数学模型.应用多软件耦合计算方法将动力学模型、多岛遗传算法、优化变量、目标函数及约束条件集成于多学科优化平台以开展橡胶墩刚度优化.对比优化前后橡胶墩刚度参数下整车平顺性响应,结果表明:橡胶墩刚度参数优化后整车平顺性较优化前提升约9％且主要源于中高频振动降低.     

铣削系统动态特性的试验研究及有限元仿真分析

为了抑制铣削强迫振动的发生,研究了由主轴、刀柄和刀具组成的旋转系统的动态特性。以东昱精机CMV-850A型数控加工中心的旋转系统为研究对象,采用锤击法进行模态分析,利用LMS Test.lab软件拟合模态数据,得到该系统的频响函数及固有频率。在ABAQUS软件中进行动力学仿真分析,比较两种方法获得的系统固有频率和动态响应,验证所建立的动力学仿真模型的准确性。研究表明,拟合的频响函数是可信的,建立的有限元模型能准确模拟铣削系统的动态特性。     

基于改变正压力的惯性式压电旋转机构的研究

提出通过机械方式控制压电移动机构和支撑面之间摩擦力的有序变化,形成有规律的新型惯性式压电旋转机构的研究方案。设计了旋转机构的结构模型,分析了机构的运动原理,建立了机构的动力学模型,应用现代控制理论,利用Matlab对机构进行了运动学仿真,得到了机构位移、速度仿真曲线,设计、制作了旋转机构样机,并作了相关的性能测试。仿真分析结果和试验结果表明了运动机理和动力学模型的正确性。     

含故障的齿轮箱角域动力学模型研究

利用齿轮箱轴的旋转角度为自变量,在角域建立齿轮箱时变动力学模型的方法,该方法能够把时域的非稳态工况转化为角域的伪稳态工况,为齿轮箱非稳态工况下的故障诊断提供了必要理论依据。同时利用模型中的时变参数来仿真齿轮箱的故障,得到带有轮齿故障形式的轮箱动力学模型,进而能够利用故障模型对故障特征进行分析,在很大程度上提高了故障诊断的准确性。     

旋转钻柱与井壁的碰撞摩擦边界问题研究

旋转钻柱与井壁的碰撞摩擦边界是钻柱动力学研究和摩阻扭矩计算的基础研究内容。介绍了6种钻柱与井壁边界问题的研究方法,借助有限单元法中构造形函数的思想,提出了时间历程形函数法,构造钻柱与井壁的动态边界。将构造的动态边界模型融入全井钻柱系统动力有限元模型中,研究了钻柱的动力学特性,根据仿真结果与现场实测数据的对比,验证了该研究方法的正确性和合理性。     

一种振动翼栅的综合设计

根据某风洞实验室的要求设计了一种振动翼栅,运用SolidWorks软件建立了振动翼栅的三维模型。采用拉格朗日法建立了振动翼栅的动力学方程,得到电机力矩的函数方程。基于ADAMS虚拟样机对机构进行动力学仿真。并用MATLAB软件对动力学模型进行分析得到力矩的函数曲线,其与仿真得到的结果一致,说明了动力学模型的正确性和机械结构设计的合理性。基于MATLAB软件分析得出电机输出最大力矩的条件,计算出最大力矩,选择电机参数,完成控制系统设计。完成样机实验,机器运行良好。     

连杆衬套力学分析与动力学仿真

连杆衬套作为压缩机重要的运动零件,受到复杂交变的连杆力作用。连杆衬套与十字头销相连,连杆力以反作用力的形式施加在衬套上。通过分析不同曲柄转角时的气体力大小,得出连杆力的数学计算模型,并利用Solid Works建立运动部件的三维模型,通过SolidWorks Motion进行动力学仿真,得到了仿真模型的动力学参数,对比仿真结果与函数解析式计算结果,验证了连杆力函数计算式的正确性。     

W型压缩机曲轴-滚动轴承系统动力学分析与优化设计

以某W型压缩机的曲轴-滚动轴承系统为研究对象,利用ADAMS动力学仿真软件,研究了额定工况作用下曲轴-滚动轴承系统动力学行为和动力学优化设计问题。根据滚动轴承受力与变形的非线性关系,以整个曲轴-滚动轴承系统为研究对象,在ADAMS中建立弹性曲轴-滚动轴承动力学仿真模型并求解,得到了额定工况下主轴承反力和曲轴轴颈中心径向振动响应。以此基础上,建立曲轴-滚动轴承系统动力学优化设计数学模型,该模型以2个主轴承曲轴轴颈中心径向振动响应振幅为目标函数,以压缩机气缸中心线夹角为设计变量。最后利用参数化建模技术建立ADAMS优化模型并进行设计研究,得到了设计变量与目标函数之间的关系和最优解。所得到的结论对压缩机动力学设计有指导意义。     

多功能体育训练器中关节旋转器旋转角度动态优化

为了有效提升多功能体育训练器的全局性能,对其重要部件关节旋转器旋转角度进行合理优化是十分必要的。由此,提出一种基于动力学的关节旋转器旋转角度动态优化方法。多功能体育训练器是由关节旋转器、圆形中央框架、防护设备及电机传动设备组成的,同时探究其内在原理与训练优势。建立直角坐标系准确展现人体和关节旋转器之间的关系,获取空间某个物体方位值,完成关节旋转器运动控制。结合动力学原理,研究上肢进行运动旋转时形成的动力方程,构建关节旋转器旋转角度推导模型,明确其旋转角度最优取值范围。仿真结果证明,所提方法可以大幅减少关节旋转器摩擦系数,让关节旋转器使用状态更为灵活,达到多功能体育训练器稳定安全的使用目标。     

含间隙多体系统销轴磨损动力学仿真研究

为了准确预测旋转铰磨损趋势,并能够准确的将其结果应用于磨损动力学仿真与计算,基于含间隙曲柄滑块机构的动力学模型,考虑接触过程中销轴和孔的接触面曲率半径变化趋势,建立了一种依据接触宽度变化计算的曲率半径外推法磨损仿真模型,并利用计算结果,对机构的磨损动力学变化趋势进行了仿真研究,得到销轴在系统不同载荷下的受力分布规律、磨损规律以及动力学特征,找到了系统功能退化的规律。     

旋转刚-柔耦合系统动力学及热冲击响应分析

利用FOAC模型理论,给出了大范围运动的大变形变截面柔性梁的位移描述,继而得到系统的机械能的高阶表述,然后基于广义Hamilton原理得到系统的动力学模型。系统模型考虑了柔性梁在不同方向的相互耦合影响,使得系统能够对较高速度的旋转刚柔耦合结构进行动力学仿真,避免了传统ZOAC模型对高速旋转柔性系统仿真结果发散的不足,从本质上分析了动力刚化作用。在此基础上,考虑热冲击对系统的动力学响应,包括梁两侧同等热冲击和不等温热冲击,为航天结构和热场环境救援机器人的动力学行为提供仿真模型。     

基于ADAMS的装载机工作装置动力学仿真方法研究

文中针对装载机工作装置进行动应力测试需要较高的时间与人力成本,以国产额定载重9t装载机为研究对象。提出一种应用虚拟样机技术快速获得装载机工作装置应力特性的方法。在ADAMS中建立了工作装置虚拟样机模型,对工作装置在不同工况下利用Step函数进行多刚体动力学仿真分析,得到的铰点载荷与实测载荷进行对比,验证仿真方法的合理性。利用Ansys生成动臂、摇臂以及连杆的柔性体文件,采用模态叠加法建立工作装置刚柔耦合动力学模型,导入不同工况下实测液压缸位移与铰点载荷,进行了工作装置动力学仿真分析,与Step函数仿真结果对比,结果表明：对于刚体动力学仿真分析,利用Step函数模拟铲装作业可以较好地反映铰点处的峰值载荷。对于刚柔耦合动力学仿真分析,基于实测载荷的最大应力与基于Step函数模拟的最大应力相对误差不超过26%,研究为装载机工作装置的强度分析与结构优化提供参考依据。     

考虑静强度要求的旋转直板叶片试验模型相似设计方法

针对旋转直板叶片动力学相似试验模型的设计问题,提出一种考虑满足静强度要求的相似模型设计方法。以叶盘和单个直板叶片固联组成的旋转结构为研究对象,应用板壳振动理论建立振动方程,并将旋转直板叶片所受惯性力和气动力等效为作用在旋转叶片上的静态外载荷。在对叶片进行应力分析得到强度设计准则的基础上,采用方程分析法建立动力学相似关系。理论证明了当模型和原型的材料不同时,须采用不完全几何相似的试验模型才能满足强度要求的结论。并通过设计实例,采用数值仿真的方法验证了所提出考虑满足静强度要求的动力学相似模型设计方法的有效性和正确性。该研究结果为旋转直板类构件动力学相似模型的设计进行理论补充。     

行波超声电动机的动力学模型

以半解析环形单元对旋转型行波超声电动机的定子进行径向离散,基于动态子结构和Guyan缩聚的思想提出考虑齿的影响的方法并得到了定子的半解析动力学模型,该模型在保证精度的同时达到缩减计算量的目的。分析定子上的齿和转子的三维接触驱动机理,结合转子的动力学描述得到了整个旋转型行波超声电动机较为完整的数学模型。由此给出的仿真结果与电动机的输出特性试验吻合,分析了齿对电动机特性的影响,并证明界面力沿径向的分量导致的能量损耗不可忽视,进一步指出若在接触模型中忽略界面上的径向滑动造成的损耗,其性能仿真与试验结果则有较大偏差。该模型较真实地反应电动机的特性,可用于旋转型行波超声电动机性能的精确预测和结构参数设计。     

基于ADAMS的新型仿人脚形爬梯轮椅的多体动力学仿真研究

基于设计的一款仿人脚形新型爬梯轮椅,利用大型工程软件Adams,对简化的轮椅建立了多体动力学模型,并进行了虚拟样机的仿真分析研究。利用Adams中IF函数和AZ函数对轮椅前后轮处施加了旋转副,并对改变驱动电机型号和改变机械脚结构参数的轮椅动力学模型进行了多次仿真实验,结论对比了爬梯机构的运动学特性,着重分析了爬梯上升过程运动的平稳性,对合理选择驱动电机型号和机械脚参数提供了依据,为类似机构运动的参数优化提供了理论基础。     

某特种装备前滑板的抗撞击设计

为改善某特种装备前滑板的抗撞击性能,本文采用了有限元软件ABAQUS作为非线性动力学仿真分析的工具,以撞击速度为变量,调用显式分析模块ABAQUS/Explieit,分别模拟计算了由铝合金、高强度钢及特种工程塑料制成的前滑板因撞击而引起的应力及变形情况,得到了各种材料的撞击速度与其最大Mises应力的关系,并对材料达到屈服应力时的撞击速度进行了对比分析,最后给出了某特种装备前滑板的抗撞设计方案。     

基于SimMechanics的六轴机械臂仿真分析

基于库卡6R机械臂的结构特点,利用Sim Mechanics工具箱对机械臂建立正逆运动学仿真模型,末端添加执行器,使模型与实体的结构保持一致。仿真结果表明利用仿真模型能快速、准确地得到机械臂各关节的角度函数,并可在Figure窗口可以实时观察末端执行器的轨迹,其轨迹变化趋势与实际数学函数相符,验证了模块化建模的合理性和实用性,为6R机械臂后续研究提供了理论依据和仿真模型。     

模型预测控制的主动横向稳定杆研究

针对极限工况下汽车的操纵稳定性问题,建立八自由度整车模型以及小角度假设下的非线性动力学模型。通过MATLAB软件对理想侧倾角关于侧向加速度的分段函数进行拟合处理,得到理想侧倾角的连续目标函数。设计基于模型预测控制理论的主动横向稳定杆控制器,完成了CarSim和Simulink联合仿真平台搭建,并在双移线和弯道制动这两种典型操纵稳定性评价工况下进行仿真试验。从试验数据对比分析中可以得出,在两种典型试验工况下车辆的性能评价参数值均得到较为理想的改善,进而提高了对车辆的稳定性控制。     

旋转尺蠖压电电机驱动机构自由振动分析

提出了一种新型旋转尺蠖压电电机。考虑旋转尺蠖压电电机驱动机构为连续系统,建立了驱动机构动力学模型;利用该动力学模型求解了样机驱动机构的固有频率和模态函数。分析了系统参数对驱动机构固有频率的影响规律,为旋转尺蠖压电电机的设计打下了理论基础。