基于虚拟样机技术的多自由度隔振系统动态响应特性研究

滚筒洗衣机属于典型的多自由度隔振系统,为提升其减振效果,运用虚拟样机技术方法实现隔振系统的动力学特性分析以及振幅、弹簧力、阻尼力等参数的优化。基于ANSYS和ADAMS建立振动系统的仿真模型,通过动力学分析平台ADAMS/Vibration求解不同激振频率下的幅值响应。LMS振动测试表明,耦合模型具有良好的可行性和较高的计算精度。基于灵敏度法分析弹簧刚度和阻尼系数对目标函数的响应效果,设计优化变量的样本数值,通过极值搜索得出满足最优减振条件的pareto最优解集,实现隔振系统关键参数的最优化设计。     

双质体振动筛自同步理论研究

应用改进小参数平均法,得到双质体自同步振动筛两偏心转子的无量纲耦合方程,并得出振动筛系统实现同步的条件和达到同步稳定性运行的条件。通过数值分析,讨论了系统动力学参数对振动筛系统耦合动力学特性的影响。研究结果表明:随着偏心转子质量的增大,同步能力系数先减小后再增大;随着偏心转子质心到系统质心距离的增大,同步能力系数和力传递系数都随之增大;振动频率比、隔振频率比越大,同步能力系数和力传递系数都越小。通过计算机数值仿真和双刚体两机驱动振动同步试验台实验研究,验证了振动筛系统耦合动力学分析结果的正确性。     

惯性积对光电设备减振性能的影响

在机动平台上一般采用被动减振系统来保护光电设备,设备的惯性积直接影响着减振系统的动力学特性和幅频响应特性,引起对应两角振动的耦合。为了定量确定惯性积的影响,根据动力学理论建立了系统的动力学模型并简化为两自由度模型,利用无量纲化方法,推导了固有频率与惯性积之间的数学关系,分析了在不同惯性积下系统的幅频响应。结果表明,系统的两阶固有频率随惯性积分别单调递增和单调递减,并且在惯性积为零处差值最小;系统对应的两阶固有频率差值随惯性积单调递增,在惯性积为零处最小;在低阶模态方向,惯性耦合系统的减振性能优于无耦合系统。     

船舶垂荡运动下转子-隔振系统的非线性动力学分析

为了分析船舶垂荡运动下,气囊-浮筏隔振装置耦合转子系统的运动规律,建立了船体垂荡作用下具有气囊-浮筏隔振装置的转子-轴承系统动力学模型。采用数值方法对系统的稳态响应进行仿真计算,讨论了转子系统随转速变化的非线性动力学特性,以及气囊-浮筏隔振装置对转子系统振动的抑制效果。结果表明：随着转子转速的增加,转子系统的动力学响应出现拟周期、多分支拟周期以及混沌等复杂的非线性动力学现象。在较宽的转速范围内,气囊-浮筏隔振装置能够有效抑制转子系统的振动,并能滞后和限制转子进入混沌状态。     

旋转机械转子-机匣系统碰摩的随机响应

针对仅考虑具有质量偏心的旋转机械Jeffcott转子-机匣系统碰摩模型的动力学方程,进行了转子-机匣系统碰摩的随机响应研究·应用Kronecker代数、矩阵微分理论、向量值和矩阵值函数的二阶矩技术、矩阵摄动理论和概率统计方法系统地研究了转子-机匣系统碰摩的随机响应问题,推导出了一般的数学表达式,给出了数值分析解·分析了把转轴刚度和阻尼、定子刚度和阻尼、偏心距和定子径向刚度作为随机参数的随机系统的响应·分析表明,该转子系统在初始阶段振动强烈,响应幅值超过转子和定子之间的间隙,会发生碰摩现象·     

旋转变截面梁自由振动特性研究

本文以中心刚体-变截面柔性梁为对象,研究由中心刚体引起的动力学耦合效应对变截面柔性梁的自由振动特性影响.首先基于哈密顿原理,考虑中心刚体和旋转梁之间的耦合作用以及中心刚体的离心力作用,建立中心刚体-柔性梁的动力学模型;然后,利用傅里叶变换将动力学模型的偏微分方程转换为频域上的常微分方程,并通过数值差分法求解旋转变截面梁的固有频率和振动模态;最后,将本文中的动力学模型经退化后与已发表的不同类型变截面梁自由振动特征进行对比验证,其结果吻合一致.通过数值计算,进一步系统地揭示了变截面的几何特性、中心刚体的旋转速度以及中心刚体-柔性梁的惯量比对振动频率和模态的影响规律.本文的研究工作证实了存在耦合效应的非线性系统的稳态响应反映的是系统宏观的振动特征,这一特征不仅依赖于柔性结构本身固有的振动特性,也依赖于柔性结构的外部运动环境.     

人群-桥梁耦合振动研究及参数分析

根据交通流和生物力学的研究成果,将人体视为具有质量、刚度、阻尼的两自由度系统,建立了人群过桥时人群-桥梁耦合系统的动力学模型,分析了人群对耦合系统动力特性的影响,研究了不同行走模式时人群-桥梁耦合系统的动力响应和人致振动参数敏感性.结果表明:人群使耦合系统产生了附加振型;人群集度和位置对耦合系统的动力特性影响较大;行走人群对桥梁动力响应的影响主要取决于人群行走的频率是否与结构竖向基频相接近,以及人群行走步调是否相接近;人群集度和行走速度对人群-桥梁耦合系统的动力特性均有不同程度的影响.文中模型避免了计算人群与桥梁的耦合振动时参数取值的任意性.     

基于时频分析的裂纹转子碰摩故障特征研究

为研究转子系统耦合故障特性,采用有限元方法建立了含有横向裂纹、转静碰摩的非线性转子动力学模型。首先研究了不同转速下裂纹、碰摩单一故障下转子系统的振动响应,其次研究了两种故障耦合情况下系统的振动响应特征。采用波形图、FFT谱图、瞬时频率和Hilbert-Huang时频谱(HHS)相结合的方法对故障转子振动信号进行了分析。分析结果表明:运用多种时频分析相结合的方法可以较为全面地了解转子的故障特征,裂纹转子在1/5、1/3临界转速时会发生较为明显的5X、3X谐波,且裂纹的产生会导致响应幅值增大,从而引起更为严重的碰摩。      

随机激励下四自由度机床隔振系统的主动控制研究

针对精密机床的振动问题,建立了四自由度隔振系统的动力学模型,阐述了隔振模型动力学方程的建立原则和方法,根据隔振系统的动力学模型设计了PID主动控制器,并以随机地面模型作为输入在Simulink中对其进行了仿真分析,仿真结果表明具有PID控制器的主动隔振系统在隔离振动方面效果明显优于被动隔振系统．     

城市高架轨道多层隔振系统影响参数匹配

以轨道交通30m双线混凝土简支箱梁桥为研究对象,考虑扣件-轨道板支承-桥梁支座多层隔振系统内部耦合机理,建立车-轨-桥有限元模型(FEM).通过现场试验数据验证模型有效性.利用该模型展开多工况计算分析,研究各层隔振元件刚度的改变对车体、轨道结构、桥梁结构振动响应特性和综合隔振效果的影响规律,获取参数匹配原则.结果表明:高架轨道各层隔振元件宜采用匹配设计,可在改善沿线环境隔振效果的同时,兼顾车-轨-桥各层子系统动力响应特性.     

综合传动装置悬置系统刚度灵敏度分析与振动能量解耦

基于综合传动装置悬置系统6自由度耦合振动模型,利用灵敏度分析方法,计算悬置系统各阶固有振动频率关于各悬置各方向刚度的灵敏度,确定影响某一方向振动的关键橡胶刚度,为改善系统某一方向的振动提供理论依据.以系统各方向振动解耦率作为目标函数,综合考虑传动轴激励、人体承受振动敏感区域及各向振动耦合状况来确定优化约束条件,进行刚度参数最优化,得到的悬置系统各方向最优刚度值可用于改善悬置系统隔振性能.针对某一传动系统振动恶化的情况,采用刚度灵敏度分析与振动能量解耦综合方法,对悬置系统进行设计.最后利用台架振动试验结果验证悬置系统优化设计的有效性.      

啮合刚度及阻尼对人字齿轮振动特性的影响研究

为研究啮合刚度和阻尼对人字齿轮振动特性的影响,建立了人字齿轮弯-扭-轴耦合动力学模型,推导出相应的运动微分方程,利用Matlab求解获得了系统的动态响应。结果表明,齿轮啮合线上的振动加速度和轴向振动加速度大于齿轮横向振动加速度,是引起齿轮振动和噪声的主要原因。啮合刚度对横向、轴向和啮合线方向振动均有影响,刚度波动量主要影响横向和啮合线方向的振动,啮合阻尼主要影响啮合线方向上的振动。故增大啮合刚度、减小刚度波动量或增大阻尼可有效降低人字齿轮传动的振动和噪声。     

双层流体浮筏的隔振特性研究

基于反共振原理,提出了能隔离包含2个频率成分振动的双层流体浮筏隔振装置,在小振幅假设下建立了双层流体浮筏系统的数学模型.分析系统的隔振机理,给出了力传递率的表达式.分析表明,双层流体浮筏具有2个反共振频率且可通过改变液位高度实现调节.将双层流体浮筏与质量和等效刚度相同的单层流体浮筏和传统质量-弹簧隔振系统进行比较,结果表明,双层流体浮筏在传统质量-弹簧系统没有隔振效果的低频段具有良好的隔振效果.当双层流体浮筏2个反共振频率一致时,其具有比单层流体浮筏更好的反共振隔振效果.     

Dynamic Performance Analysis of the Coupling Shaft System in a Carpet Tufting Machine Utilizing the Transfer Matrix Method

The dynamic performance of the coupling shaft system in a carpet tufting machine is the most critical factor affecting the carpet tufting machine's efficiency,and the product quality of the tufted carpet. To determine how to avoid resonance produced by the coupling shaft system's vibration during the weaving process,the dynamic performance of a coupling shaft system in a carpet tufting machine was analyzed. Focusing on a DHGN801D-400 carpet tufting machine,a dynamic model of coupling shaft system was established by utilizing transfer matrix methodology. On the basis of this model,the natural frequencies and mode shapes of the coupling shaft system were obtained through simulations. The correctness of the theoretical model and the dynamic performance of the coupling shaft system were validated by experiments. The first order natural frequency of the coupling shaft system was close to 600 r / min. A conclusion can thus be drawn that operating the carpet tufting machine near this speed should be avoided as much as possible.     

阻尼对地铁引起地面振动计算的影响

地铁振动的频率多为中高频,且分布范围广,土体特性更是异常复杂。因此,地铁引起土体振动时,将产生复杂的拍现象,根据地铁引起土体振动频率的特性,提出确定阻尼比控制频率的合理个数和大小,从而使振动在其整个频率分布范围内的阻尼比与事先确定的控制阻尼比之差满足要求,进而建立Caughey阻尼模型;利用Caughey阻尼模型,通过有限元方法计算地铁引起土体的振动响应,并与按Rayleigh阻尼模型的计算结果进行比较,从而考察阻尼对地铁引起地面振动计算结果的影响。     

粘性阻尼振动系统的复模态摄动分析及应用

利用复模态的矩阵摄动理论，分析一般粘性阻尼系统的模态频率和复振型对结构质量、刚度及阻尼修改的灵敏度特性，从而阐明选择结构摄动修改方案和最灵敏位置的一般原理，减小了复杂结构动态特性修改设计的计算量。通过对ＲＤＴ－１试验台动态特性的摄动分析计算，获得满足试验台工作特别要求的动态特性的结构设计方案。     

变摩擦力下板带轧机辊系垂直-水平耦合振动特性

考虑轧辊振动情况下轧制界面间变摩擦力因素影响,基于Orowan变形区力平衡理论建立了垂直和水平方向的动态轧制力模型.在此基础上考虑轧机结构振动的影响,建立了板带轧机垂直-水平耦合非线性振动动力学模型.运用多尺度法对该系统进行求解,得到了系统的幅频响应方程,并采用1780轧机参数进行仿真,分析了非线性参数对幅频特性的影响.最后采用奇异性理论分析该耦合系统的分岔行为,得到该耦合系统在2参数平面内的6组不同转迁集及分岔图,这为进一步抑制轧机辊系振动提供了理论指导.     

水平旋转钻柱横向振动特性试验

利用水平井钻柱动力学特性模拟装置,对不同钻压和转速条件下水平旋转钻柱横向振动特性进行试验研究。结果表明:钻压和转速是影响水平井旋转钻柱横向振动特性的重要因素;随着转速增加,两横向振动的频率逐渐变大而相位差变小,两横向振动频率与钻柱自转频率呈线性关系;钻压增大对两横向振动频率的影响不大,但两横向振动的相位差会随着钻压的增大而逐渐变小;实际钻进中,钻柱一直处于井筒的右下部,转速选取时应尽量避开52.1 r/min。     

风电齿轮箱传动系统的动力学建模

由于风速的随机性特点,使得风电齿轮箱长期处于较为复杂的变载荷作用下而产生振动,这些振动将会引起齿轮箱内部结构的损坏.为了更好地对齿轮箱进行动力学分析,将风电齿轮箱传动系统分解为三级齿轮传动,采用集中质量法,在直齿轮、斜齿轮和行星齿轮动力学模型的基础上,建立了整个齿轮箱传动系统的动力学模型;并在考虑齿轮啮合刚度、啮合阻尼、啮合误差、偏心量、弯扭耦合、自身重力以及支撑轴承等因素的共同作用下,利用拉格朗日方程推导了整个传动系统的动力学方程.为今后分析兆瓦级风电齿轮箱传动系统的固有特性、动态响应等动力学特性奠定了一定的基础.