机电集成超环面传动系统三重内共振

机电集成超环面传动系统是集机、电、控制于一体的新型广义复合机电耦合系统。针对派生系统多阶固有频率之间接近倍数关系时系统存在内共振现象的问题,建立了包含多重内共振的非线性振动微分方程组。采用多尺度法得到了系统自由振动时域响应曲线,研究了外加激励频率接近派生系统固有频率时的系统振动特性。研究结果表明:内共振的存在使得能量在各模态间相互传递,与不存在内共振的系统相比,各零部件的振幅瞬态衰减速度减缓;当外加激励频率接近派生系统固有频率时,系统各零部件的振动幅值较大,且存在振动中心的偏移。内共振使得系统非线性行为更加复杂,存在更多的共振区域,在系统参数设计时应避免存在内共振。     

机电集成超环面传动系统强非线性振动研究

考虑机电集成超环面传动系统中行星轮与蜗杆、定子间电磁啮合非线性,建立了系统带平方项的强非线性振动微分方程组;采用多尺度法求出了系统非线性振动时域响应的二次近似解析解,作出了系统自由振动时域响应近似解析解与数值解对比曲线;研究了系统外加激励频率接近派生系统固有频率及其2倍、1/2倍时系统的主共振、亚谐波和超谐波共振响应。研究结果表明:多尺度法所得系统近似解析解具有较高的精确度;系统存在较多的共振频域区间,传动系统工作中外加激励应当尽量避免这些频率范围。     

发动机附件机匣振动分析与故障排除方法

针对典型的发动机附件机匣振动超限情况,分析PULSE振动分析仪采集的振动信号,确定了固有频率共振是引起发动机附件机匣振动超限的主要原因.应用锤击法进行的试验证明,固有频率共振是由振动传感器、振动支架安装到发动机附件机匣上以后产生的,4轴对应的齿轮啮合频率振动激发了系统固有频率共振,使其振动超限.工程上采取两种方法降低附件机匣振动,一是在振动支架上安装辅助重物改变系统固有频率,避免产生固有频率共振;二是调整发动机附件机匣安装状态,降低基础振动水平.     

TM2600-32同步电动机噪声分析与措施

采用测量电机电磁噪声声压值及有限元法对定子固有振动频率的计算方法进行了论证,分析了产生高频电磁噪声的原因,得出了定子固有频率与电机电磁力波频率的共振理论,尽量使二者远离。并利用交流电机电磁力波分析计算方法、有限元定子固有振动频率分析方法提出改进措施,给出固有频率调整方法。经过反复试验,证明了该方法有效可行,可在其他场合广泛应用。     

齿轮时变系统的强迫振动

建立了考虑齿轮时变啮合刚度时的二级齿轮系统的动力学模型，用A算符方法推导出了系统的近似解析解，研究了系统对时变啮合刚度、扭矩波动及齿轮误差激励的响应。计算结果表明，A算符方法克服了谐波平衡法的缺陷，可靠性更高；系统响应的频率成分不仅与啮合频率和激励频率有关，还与其组合形式有关；即使激励频率远大于派生系统的固有频率，在实际的物理系统中，由于时变啮合刚度的影响，也可能出现主共振、谐共振和组合共振。     

圆筒浮标式波浪发电装置的共振系统分析

为了分析圆筒浮标式波浪发电装置振幅随激扰频率的变化情况。通过对共振系统建立自由振动微分方程和在浮筒位移激励下的振动方程并求得共振系统稳态解,最后对共振系统参数确定并对共振系统进行仿真分析。研究结果表明:通过对自由振动微分方程和在浮筒位移激励下得振动方程求解,根据重锤的振幅和共振理论,计算出弹簧的弹性系数k=26.40N/mm和系统阻尼系数c=37.83,通过matlab仿真分析,能够清晰的得到重锤的振幅随激扰频率的变化情况,因此可以通过合理的设计影响参数,改变使发电机构的固有频率等于或接近波浪的固有频率,俘能装置发生共振,使其驱动的性能大大提升,从而提高发电效率。     

3MW风电齿轮箱的动力学分析

建立了3MW风电齿轮箱的动力学模型,以齿轮系统的传动误差为激励源,分别求得了由第一级和第二级齿轮啮合传动误差引起的加速度响应,并对其模态柔度进行了分析。通过对系统的共振性能进行详细分析,表明系统的振动峰值是由于第二级齿轮啮合频率和系统的第18阶和第19阶固有频率发生共振引起的。对风电齿轮箱的动力学分析及进一步的优化设计具有一定的参考和帮助。     

基于随机共振的机械传动系统机电耦合振动检测方法

为提高机械传动系统机电耦合振动检测的准确性,设计基于随机共振的机械传动系统机电耦合振动检测方法。采用随机共振理论去除信号噪声,推导整个传动系统的运动学传动比;对耦合传动效率建模,求解主共振现象;计算外界激励频率,确定主共振解的幅频参数,并忽略各物理量的高次谐波,计算机械转速并确定混沌阈值;分析系统干扰情况,以此完成机械传动系统机电耦合振动检测。实验结果表明,所提出的振动检测方法具有较高的准确性。     

局部共振机理的理论探讨

采用机械阻抗方法分析了超声加工系统中出现的局部共振现象 ,通过对变幅杆和工具杆组合系统的力学模型的分析计算 ,得出局部共振是超声加工系统中的某些振动频率和工具杆固有频率相接近时的现象 ,此时整个系统仍是全谐振的。     

摆线转子式机油泵模态分析及试验

为评价某型摆线转子式机油泵结构的动态特性,建立了该型机油泵的有限元模型并进行模态分析,得到自由模态和约束模态的前六阶固有频率和振型。发现振动变形较大位置出现在转子工作区域和泵体出油口位置。将固有频率与转子啮合频率、发动机激振频率、转轴偏心振动频率进行对比,发现不会产生共振。通过模态试验,得到摆线转子泵的试验频率与仿真结果具有较好的一致性,验证了仿真结果的可靠性。为摆线转子式机油泵系统的振动特性分析,减振降噪和结构优化设计提供了依据。     

功率二分支齿轮传动系统动载特性与模态分析

为了分析功率二分支齿轮传动系统的动力学特性,构建由斜齿分扭传动级与人字齿并车传动级构成的分扭 并车纯扭转动力学模型;通过高斯消元去除状态方程中的冗余变量,解决了系统动力学方程的奇异性并采用 4 阶 Runge-Kutta 法数值求解;分析了无量纲时间下不同齿型构成的 2 级传动动载特性,采用模态分析法,确定该系统的固有频率与固有振型,并结合三维瀑布图分析激振频率对系统共振特性的影响。研究结果表明:该齿轮传动系统由人字齿构成的并车传动级动力学特性优于由斜齿构成的分扭传动级;系统啮合位移与动态啮合力响应瀑布图表明,在该系统激振频率为 1820 Hz 时,系统出现超谐波共振。     

多平行轴齿轮耦合转子系统的振动响应

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统膨胀机子系统为研究对象,建立了斜齿轮啮合副动力学模型和转子系统有限元模型,考虑了齿轮啮合刚度、方位角、啮合角、螺旋角以及主动轴转动方向的影响,推导出齿轮啮合刚度矩阵。基于模态叠加法,对弯-扭耦合转子系统膨胀机子系统进行了固有特性分析和瞬态方式的不平衡响应分析,得到齿轮啮合前、后系统加载处的不平衡响应变化曲线。研究表明,齿轮间的耦合使系统之间的振动强烈,系统可能会在某个非固有频率处不平衡响应进行积累叠加,出现最大振动的现象,同时识别出共振峰的产生机理。齿轮耦合对转子系统动力学特性产生了很大的影响,使系统振型表现为耦合振型,必须以耦合的方式分析系统的振动特性,为防止系统发生大的振动提供依据,对齿轮系统的设计和故障分析具有指导意义。     

封闭差动行星齿轮传动系统啮合刚度振动不稳定性*

不考虑阻尼和外力,建立封闭差动行星传动系统纯扭转自由振动方程并将该方程转换为正则模态方程;利用多尺度法推导出传动系统的啮合刚度波动引起的和型共振频率的稳定性条件并进行动力稳定性分析。研究结果表明：传动系统正则模态方程的啮合刚度波动的一次谐波项的系数矩阵元素绝对值越大,对应该系数矩阵元素的组合共振频率或2倍频引起的振动频率不稳定区间越大;啮合频率接近共振组合频率和2倍频时,不稳定性随啮合刚度波动率的增加而增大;传动系统受封闭级啮合频率激励引起的组合共振频率和2倍频率共振点远比差动级中啮合频率激励引起的多;不稳定三维图中起伏曲面在内外啮合重和度为整数时的点为起伏曲面的谷底,谷底的稳定性高。     

Characteristic of torsional vibration of mill main drive excited by electromechanical coupling

In the study of electromechanical coupling vibration of mill main drive system, the influence of electrical system on the mechanical transmission is considered generally, however the research for the mechanism of electromechanical interaction is lacked. In order to research the electromechanical coupling resonance of main drive system on the F3 mill in a plant, the cycloconverter and synchronous motor are modeled and simulated by the MTLAB/SIMULINK firstly, simulation result show that the current harmonic of the cycloconverter can lead to the pulsating torque of motor output. Then the natural characteristics of the mechanical drive system are calculated by ANSYS, the result show that the modal frequency contains the component which is close to the coupling vibration frequency of 42Hz. According to the simulation result of the mechanical and electrical system, the closed loop feedback model including the two systems are built, and the mechanism analysis of electromechanical coupling presents that there is the interaction between the current harmonic of electrical system and the speed of the mechanical drive system. At last, by building and computing the equivalent nonlinear dynamics model of the mechanical drive system, the dynamic characteristics of system changing with the stiffness, damping coefficient and the electromagnetic torque are obtained. Such electromechanical interaction process is suggested to consider in research of mill vibration, which can induce strong coupling vibration behavior in the rolling mill drive system.     

弧齿锥齿轮参数调节状态下行波共振特性及其影响规律研究

针对某型航空发动机中央传动锥齿轮在实际使用中因行波共振造成的从动轮断裂失效问题,采用仿真分析与试验验证相结合的方法,研究弧齿锥齿轮参数调节状态下的行波共振特性及其影响规律。基于有限元方法对齿轮进行模态分析,讨论辐板厚度和工作温度对齿轮行波共振特性的影响;基于Hertz接触理论对啮合齿轮进行瞬态动力学分析,重点讨论行波共振状态下负载功率、工作温度及阻尼系数对齿轮应力分布的影响。仿真与试验对比结果表明：模态计算和动力学分析的仿真结果误差均在合理范围内。在满足齿轮设计有关要求前提下,调整辐板厚度可避开共振转速或共振频率。在振动应力分布的共振参数敏感性方面：当齿轮在三四节径行波共振状态下工作时,齿根处应力值最大,辐板正面应力值最小;随着齿轮负载功率、工作温度和阻尼系数变化,从动轮辐板正面应力变化较小,辐板背面和齿根处变化较大。在该齿轮改进和优化设计中,需重点针对三四节径行波共振进行处理。     

卫星飞轮隔振系统频率漂移诱发低频共振现象

建立了卫星飞轮隔振系统的力学模型,研究了在弹性支撑下飞轮转动与进动共同作用下飞轮隔振系统的固有频率变化规律。通过理论分析得出,飞轮逆向进动频率与飞轮转动分频在低频段交汇,会诱发隔振系统的低频共振。进行了飞轮隔振系统的动力学试验,验证了系统的固有频率存在频率漂移现象,同时证明飞轮在高转速下会诱发系统在低频区域的共振。提出了增加系统阻尼的方法来抑制低频共振现象,试验表明,该方法可有效减缓频带漂移诱发的低频共振问题。     

基于ANSYS的管子车床主轴动力学分析

借助有限元分析软件ANSYS,对一种具有径向进给功能的管子车床主轴系统进行三维建模,然后选择六面体单元Solid95进行网格划分和模态求解,计算出主轴系统的前五阶固有频率及其振型,验证了主轴系统的固有频率远高于发生共振的临界频率。通过加减谐载荷,在模态分析的基础上进行谐响应分析,计算出主轴系统在激振力作用下的响应位移与响应应力,得到系统的动力响应与系统振动频率的曲线,即幅频曲线,验证了该主轴结构能经受住不同频率的各种正弦载荷。经过以上动态特性的研究,获得了机床主轴组件的动态参数,为机床主轴组件设计和结构改进提供了重要依据。     

齿廓误差对齿轮时变系统拍击门槛转速的影响

建立了具有时变啮合刚度的二级齿轮系统的动力学方程式。用算符分解算法（AOM）研究了齿轮啮合误差和时变啮合刚度对拍击门槛转速的影响。结果表明,时变啮合刚度和齿面误差可以导致拍击;齿轮啮合频率、或者齿面误差频率等于派生系统的固有频率引起的共振是产生拍击的原因之一;低速端的齿面误差对系统拍击门槛转速影响较小,而高速端的齿面误差对拍击门槛转速影响较大;齿面误差对拍击门槛转速的影响不仅与自身的变化频率、幅值大小有关,更重要的是与时变频率及其组合频率有关。     

电动车动力总成内部激励的研究分析

以某电动车用动力总成为研究对象,结合齿轮动力学与电机电磁学知识,对其在额定转速下的内部动态激励进行理论分析和数值模拟。得到了考虑外电路作用下的电磁激励,包括电磁力和转矩波动,以及齿轮动态啮合激励,包括齿轮时变啮合刚度、误差和啮合冲击激励。研究工作为电动车用动力总成系统动力学分析提供了基础条件。     

磁力调频压电电磁复合发电设计与实验

开展了基于环境振动发电作为微电源弥补传统化学电池供能缺陷的研究。基于非线性磁力调频开发了低宽频振动能采集压电电磁复合发电系统。介绍了发电装置工作原理;利用ANSYS和Ansoft Maxwell有限元分析软件仿真分析了压电和电磁发电的输出特性;最后,搭建了压电电磁复合宽频发电装置实验测试系统,测试了发电系统在磁力自调过程中的输出特性。实验结果显示:复合发电系统在谐振频率60Hz时输出开路电压峰值为5.8V,高于压电系统(5.5V)和电磁系统(410mV)独立发电的开路电压峰值。施加磁力拓宽装置后,当压电悬臂梁沿竖直方向上下移动0~15mm时,系统适应谐振频带拓宽为45~76Hz;悬臂梁沿水平方向平移0~30mm时,谐振频带拓宽为51~70 Hz。结果表明仿真分析与实验测试结果吻合很好。该宽频带能量采集技术可用于低频振动环境的能量采集,可在频变环境中为微型低功耗系统提供低电能。