机床磁悬浮导轨的动力学分析

以主动磁悬浮支承下的机床导轨为分析对象 ,采用磁悬浮支承系统分析理论和方法 ,研究了机床导轨系统的动力学特性。本文根据磁悬浮支承系统特有的刚度、阻尼特性理论和平台振动特点建立了五自由度磁悬浮支承直线导轨平台系统的数学模型 ,并针对正在研制的主动磁悬浮支承直线导轨做了动力学分析     

磁悬浮轴承的刚度阻尼测量

提出一种磁悬浮轴承刚度阻尼的测量方法。通过对转子施加脉冲激振,计算局部时段的电磁力,识别出磁悬浮轴承的刚度和阻尼。仿真和实验研究表明,此方法可有效测量磁悬浮轴承刚度阻尼。     

基于扩展卡尔曼滤波的磁悬浮轴承刚度阻尼辨识

提出一种磁悬浮轴承刚度阻尼的测量方法,通过对转子施加不平衡质量激励,利用扩展卡尔曼滤波算法识别出磁悬浮轴承的刚度和阻尼。仿真研究表明,此方法可有效测量磁悬浮轴承刚度阻尼。经过试验辨识出使用的磁悬浮试验台的支承参数,并将辨识结果带回到仿真文件中进行验证对比,结果表明,可有效辨识出磁悬浮轴承的刚度阻尼参数。     

轴向磁悬浮轴承支承特性理论分析和实验

磁悬浮轴承广泛用于高速旋转机械,磁悬浮轴承的支承特性对研究该系统的动力学问题具有重要影响。提出了准确地测量轴向磁悬浮轴承支承参数的通用方法,为磁悬浮轴承转子系统动力学仿真分析、优化设计提供了可靠的建模依据。以一轴向磁悬浮轴承为例,首先在理论上计算了力-电流系数和力-位移系数,然后采用载荷法进行实验测定,实验结果略小于理论计算结果,因为实际系统存在漏磁,所以这是合理的。实验测定磁悬浮轴承刚度阻尼的方法主要是利用外部激振力对系统的激振和测试得到的系统响应之间的关系来识别,采用力锤脉冲激振法,从轴向磁悬浮轴承稳定悬浮下的频响函数中,测出系统的刚度约为4.55×106N/m,阻尼约为748N.s/m。     

挠性转子变刚度阻尼支承系统振动主动控制（二）：次优控制规律

从理论上研究了采用变刚度阻尼支承主动控制转子——轴承系统的振动问题,分析和提出了在振动最优主动控制规律的有效频率范围以外,对转子——轴承系统进行次优振动主动控制的策略思想,及变刚度阻尼支承振动次优主动控制规律。根据此规律,从理论上阐明了采用变刚度阻尼支承,对转子——轴承系统进行过临界转速时的振动主动控制的原理和依据。作为示例,就一个三圆盘双支承的转子系统进行计算机仿真。仿真结果说明了本文分析的正确性及其对采用变刚度阻尼支承系统实现挠性转子振动主动控制的的理论指导意义。     

磁悬浮轴承非定向差动控制方式研究

提出非定向差动控制方式,通过独立控制各差动磁极对,提高参与控制的最少差动磁极对数量,以提高磁悬浮轴承的承载能力。以16极径向磁悬浮轴承为例,详细介绍了非定向差动控制方式与常规差动控制方式,对比了两种控制方式的等效刚度和等效阻尼、复刚度和复阻尼、名义承载力等支承性能。通过高速旋转试验验证两种控制方式下系统的控制性能。理论分析结果表明,采用非定向差动控制方式时,磁悬浮轴承的承载能力提高了8.24%,最大承载力提高了30.657%。试验结果表明,采用非定向差动控制方式时,系统具有更好的控制效果。     

新型混合磁悬浮主动隔振的研究

提出了一种新型变阻尼变刚度的混合磁悬浮隔振系统,利用等效磁路法计算了混合磁悬浮系统的电磁作用力,并分析了所实施的主动反馈控制系统性能.分析表明,主动控制作用下的隔振系统具有可控的刚度和阻尼特性,同时与其他电磁结构比较,其是一种隔振功耗很小的隔振系统.文中介绍了基于DSP的主动控制隔振试验,并分析了在隔振系统中各控制参数对隔振效果和控制的阶跃响应性能的影响.结果表明,这是一种在各频率上均具有很好隔振效率的隔振系统,具有广泛的应用前景.     

最优控制规律

研究采用变刚度阻尼支承系统,实现挠性转子振动最优主动控制的一些理论问题。首先研究了在结构受迫振动最优主动控制规律的作用下,变刚度阻尼支承系统的动刚度子矩阵输出响应最优反馈矩阵的关系。由此可以确定转子的变刚度阻尼支承系统的各个动力学参数。然后,进一步分析了采用变刚度阻尼支承系统,实现振动最优主动控制的必要条件和有效频率范围。     

柔性支承可倾瓦滑动轴承油膜动力减振特性分析

将传统可倾瓦的机械刚性支点改进为液压支撑,提出一种主动减振可倾瓦轴承——柔性支承可倾瓦轴承。基于有限差分法提出一种新的轴颈中心平衡位置迭代计算方法,通过MatLab编程计算轴承平衡状态的动态特性参数;建立柔性支承可倾瓦轴承内外部油膜等效质量弹簧阻尼系统动力学模型,并对柔性支承可倾瓦轴承-转子系统的稳态及瞬态响应等减振特性进行仿真分析。研究结果表明:双层油膜轴承综合支承刚度小于单层油膜轴承支承刚度,综合支承阻尼在一定条件下会大于单层油膜系统支承阻尼;相比单层油膜轴承,柔性支承可倾瓦在满足一定条件下具有良好的减振特性。     

四L悬浮导向分开支承型直线进给单元模态分析

介绍了一种自行设计的四L悬浮导向分开支承型直线进给单元的机械结构和工作原理,研究了单自由度磁悬浮支承系统的数学模型,建立了五自由度磁悬浮直线进给单元的振动模型。借助ANSYS软件对四L悬浮导向分开支承型直线进给单元进行模态分析,计算出该直线进给单元的多阶固有频率和振型,并分析了电磁铁的磁悬浮支承的刚度和阻尼对四L悬浮导向分开支承型直线进给单元固有频率的影响。计算分析可用于指导机床用磁悬浮直线进给单元结构的优化设计。     

工程车辆油气弹簧的建模与特性分析

为了研究油气温度的变化对油气弹簧特性的影响,设计了油气弹簧综合性能试验系统和温度间接测试系统,建立了油气弹簧振动模型。首先,采用等价线性化和泰勒展开相结合的方法求得了振动模型的近似解析解,通过与试验数据对比表明,包含温度系数的数学模型更接近于实际情况;然后,在此基础上分析了油气温度的变化对油气弹簧阻尼和刚度的影响。结果表明,油液温度的升高使油气弹簧阻尼力减小,降低了油气弹簧的减振效果;而氮气温度的增加使油气弹簧的刚度增大,增大了油气弹簧的承载能力。     

轮式装载机空气悬挂式座椅等效模型的建立

研究了轮式装载机所用的空气悬挂式座椅,通过分析可以将其等效成弹簧与阻尼并联的模块,并且推导得出具体的弹簧刚度表达式和阻尼系数表达式,为建立轮式装载机的整车振动模型以及座椅系统的设计与改进奠定了基础,具有一定的实用价值。     

时滞阻尼液固混合介质隔振系统的动力学研究

针对单一线性阻尼被动隔振无法兼顾共振区与隔振有效区的隔振性能问题,提出了时滞立方非线性主动阻尼控制策略。以具备分段线性刚度液固混合介质受控隔振系统为研究对象,运用多尺度摄动法对受控系统进行主共振分析,建立了等效刚度和等效阻尼的概念,并考察时滞对受控系统幅频特性与传递率特性的影响。研究结果表明:由于主动时滞的引入,立方非线性速度反馈增益既可调控阻尼,还可以调整隔振系统的等效刚度;与单一线性阻尼相比,立方速度反馈在不改变隔振有效区隔振效果的同时,显著降低了共振区的传递率;对于因鞍结分岔在主共振造成的幅值跳跃,通过选择合适的反馈时滞可以有效抑制跳跃的出现;通过稳定性分析发现,受控系统并非是全时滞稳定,因此最后给出控制器中反馈增益和时滞的参数区间设计方法。     

适应环境刚度、阻尼参数未知或变化的机器人阻抗控制方法

针对机器人阻抗控制在实际应用中其性能受环境的阻尼、刚度参数未知或变化影响的问题,提出了一种机器人自适应阻抗控制方法。在定义机器人阻抗控制性能指标的基础上结合阻抗模型刚度变化的几何表示,给出了阻抗模型刚度参数初值计算方法,提出了基于人工神经网络的环境等效刚度在线估计方法,并结合二阶系统临界阻尼条件计算阻抗模型阻尼参数初值。机器人力控制实验结果验证了该方法较已有的机器人阻抗控制方法在参考轨迹平滑性、力控制稳定性和易于工程实践方面有一定的优势。     

基于主动磁轴承的切削颤振稳定性分析及控制

提出了基于主动磁轴承的铣削颤振主动控制技术。用有限元法分析了主动磁轴承等效刚度与等效阻尼对铣削稳定性区域的影响,并对铣削过程中的颤振进行了主动控制。结果表明:主动磁轴承的等效刚度能够改变电主轴转子的临界转速,但对铣削的临界切削宽度影响很小;相反,主动磁轴承的等效阻尼能够较大幅度地增大铣削的临界切削宽度,但对电主轴转子的临界转速影响不大。颤振的控制效果表明,调节主动磁轴承的等效刚度和等效阻尼能够减小铣削过程中颤振的振幅。     

迟滞非线性振荡压实系统动态响应分析

分析了振荡压实中材料发生弹塑性变形而表现出的迟滞非线性,建立了一种新的振荡压实非线性动力学模型。在一次近似的前提下,利用等效线性化方法,将迟滞恢复力转化为等效刚度和等效阻尼表示,根据谐波平衡原则求出了单自由度振荡压实系统的频响方程。数值求解表明,随着激励幅度的增大系统出现软化趋势,共振点随激励变化而漂移。将等效线性化的结果推广到二自由度振荡压实系统,得到了频响方程组。     

滑动轴承等效刚度阻尼的计算分析方法

为获得更精确的滑动轴承等效油膜支承,针对滑动轴承沿轴向方向存在不同的刚度阻尼,将滑动轴承沿轴向方向等分为多个截面,探索了滑动轴承多截面等效刚度阻尼的计算分析方法。基于N-S方程,结合FLUENT中的动网格方法,建立了多截面、多工况的滑动轴承仿真分析模型,计算得到沿轴向方向的多截面和不同转速下单一截面的径向等效刚度阻尼的变化规律,为进一步考虑滑动轴承等效结合部参数的转子系统动力学研究提供了参考依据。     

基于磁流变弹性体的汽车减振系统仿真分析

为了实现汽车减振效果实时可调,提高驾乘舒适性,采用了一种新型智能材料—磁流变弹性体(MRE)作为汽车悬架系统的核心材料,运用Matlab Simulink软件建立了汽车减振系统仿真模型,并相应建立了实验装置,通过计算获得了该系统模型在不同磁场下的等效阻尼和等效刚度,对其减振效果进行了仿真和实验分析。研究结果表明,磁流变弹性体应用于汽车减振系统有效并可以实现减振效果可调。     

磁流变阻尼器等效线性阻尼系数计算

基于修正的Bouc_Wen模型分析了磁流变阻尼器的性能,并计算了其等效线性阻尼系数;基于修正的Bouc_Wen模型的仿真数据,通过曲线拟合回归分析方法建立了磁流变阻尼器等效线性阻尼系数与控制电压以及磁流变阻尼器运动振幅之间的关系模型,并验证了模型精度。研究结果显示,等效线性阻尼系数模型具有较高的精度,相对误差低于1%;对于应用强非线性磁流变阻尼器的振动系统,在给定频率下,利用等效线性阻尼系数模型可以有效提高系统振动及稳定性分析的计算效率。该研究为磁流变阻尼器的控制应用提供了理论依据。     

电液位置控制系统的最坏工作状态分析#br#

以电液位置控制系统为研究对象,建立对称阀控非对称缸且具有弹性负载的传递函数模型,对比活塞杆伸出与缩回时系统频率响应的差别,指出从保守设计角度出发,应以活塞杆伸出时的模型进行控制器设计。进一步考察等效负载参数变化对系统的影响,以保证系统在最坏的情况下也能工作。给出等效质量、等效刚度、等效阻尼3个参数在确定时的依据,为控制器设计提供了理论指导。