含呼吸式裂纹的整体叶盘的固有特性

基于ANSYS软件创建了含呼吸式裂纹整体叶盘的有限元模型,在裂纹处通过创建接触对来模拟裂纹的呼吸效应;然后,对整体叶盘和含呼吸裂纹的整体叶盘进行了模态分析,得到了其固有频率及振型,并通过对完好的整体叶盘进行模态试验验证了有限元模型的有效性;最后,对比分析不同长度、不同位置的裂纹对整体叶盘静频、动频、频率转向及振型转换的影响,为避免共振和监测整体叶盘裂纹故障提供参考依据。

发动机悬置系统的固有特性与模态解耦分析

随着汽车隔振技术的发展,人们对汽车乘坐舒适性有了更高的要求,各个汽车生产商也在逐渐增加这方面的投入。科学地设计动力总成的悬置系统,能有效降低车身和发动机的振动,在提升整车NVH性能的同时也给车内人员带来更舒适的体验。在悬置系统设计过程中悬置的固有特性和模态解耦是悬置系统设计的主要参数之一。本文对系统固有特性和模态解耦进行分析,为悬置系统隔振设计提供参考与帮助。

垂索-辅助索系统的建模与固有特性

辅助索被认为是长索振动控制中一种富有潜力的手段。为研究安装辅助索后系统的固有特性及其随关键参数的变化规律,建立了由N根垂索和M道辅助索组成的索网系统的模型,得到其无量纲运动方程,引入边界条件、连续条件和平衡条件进行求解。将模型退化到双索-辅助索系统,求得其无量纲频率方程。采用数值分析研究了Irvine参数λ^(2)、辅助索刚度和位置、波速比η等关键参数对系统频率和模态的影响。研究表明,当两索参数相同时,垂度仅影响反相频率,故同相振动和反相振动的ω-λ^(2)曲线分别表现为“穿越”(crossover)现象和“转向”(veering)现象。当λ^(2)为某特定值时,任意辅助索刚度下的一阶反相振动频率均等于一阶同相频率,从而频率曲线均通过第一个“穿越”点。两索参数相同时,增大辅助索刚度仅提高系统反相振动频率,但其增幅不超过1。两索波速不同时,系统所有频率均随波速差异增大而发生往高阶的“跳阶”(jumping)现象,且频率阶次越高“跳阶”次数越多。

锥-柱组合壳结构固有特性计算和优化设计

为解决工程中常见的锥-柱组合壳结构固有特性的快速计算和优化设计问题,本文通过采用改进状态向量的方法简化了基于唐纳尔壳模型的圆柱壳和圆锥壳结构的传递矩阵推导过程,利用连接处的力和位移匹配条件,建立了锥-柱组合壳结构传递关系,进而对锥-柱组合结构的固有振动特性进行了计算,计算结果与有限元法吻合良好。最后采用基于遗传算法的锥-柱组合壳结构优化设计方法,为更加复杂的组合壳结构动力学特性分析和优化设计奠定了理论和方法基础。实践表明:改进状态向量和转换矩阵的引入能够简化圆柱壳和圆锥壳的振动计算传递矩阵推导过程。

任意概率不确定情形下的电动汽车悬置系统固有特性分析

针对电动汽车动力总成悬置系统(Powertrain Mounting System,PMS)参数可能被处理为不同类型概率变量的情形,提出了一种基于任意多项式混沌(Arbitrary Polynomial Chaos,APC)展开和最大熵原理(Maximum Entropy Principle,MEP)的电动汽车PMS固有特性不确定性分析方法。采用概率模型描述任意概率不确定情形下的PMS参数,通过APC展开获得任意概率不确定情形下PMS固有特性不确定性响应的前几阶统计矩,通过MEP拟合不确定性响应的概率密度函数(Probability Density Function,PDF)和累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)等信息,通过算例分析了5种概率不确定情形下的电动汽车PMS固有特性响应。分析结果表明,以蒙特卡洛法作为参考,所提出的方法可有效地分析不同概率不确定情形下的PMS固有特性响应,分析具有较高的计算精度和计算效率,能进一步获得响应满足设计要求的可靠度。

硬涂层薄壁截锥壳固有特性相似关系的确定方法

基于Viogt-Reuss等效原理、方程分析法和敏感性分析,研究硬涂层薄壁截锥壳构件固有特性相似关系的确定方法。依据Love壳体理论建立硬涂层薄壁截锥壳的动力学平衡方程,引入方程分析法推导出硬涂层薄壁截锥壳的完全几何相似关系表达式,结合敏感性分析确定畸变相似关系表达式,采用有限元法验证硬涂层薄壁截锥壳相似关系式的准确性。研究结果表明,硬涂层薄壁截锥壳的相似关系与材料参数和几何参数有关,并且在不同阶数下畸变相似的表达式不同,模型的固有频率预测值和原型固有频率之间的最大误差为2.39%,为层合薄壁壳体构件固有特性的相似性设计与分析提供理论及技术支持。

某混动车型动力耦合系统工作模式分析与固有特性研究

以某混动车型的齿轮传动系统为研究对象,针对不同的驾驶工况,首先分析车辆动力耦合系统的功率流向和负荷传递路线。再将齿轮传动系统与箱体结合,建立齿轮箱有限元模型,利用Ansys软件仿真计算齿轮箱前10阶固有频率,从而获得振型变化规律。最后为验证有限元模型的正确性以及仿真计算的准确性,搭建模态试验平台进行验证。研究结果不但有助于齿轮系统结构参数的优化,还为后期齿轮箱NVH特性研究提供基础数据。

2K-H行星传动的修正扭转模型建立与固有特性分析

建立了2K-H均布行星传动的修正扭转模型,以揭示系统的固有频率与振动模态特性。该模型在纯扭转模型的基础上,进一步计入了行星轮轴心沿系杆切向的位移与行星轮轴的轴承支承刚度对系统动力学性能的影响。无阻尼固有特性分析表明,2K-H均布行星传动中存在三种典型的振动模式,即中心构件扭转振动模式、行星轮扭转振动模式与行星轮平移振动模式。求解相应的子特征值问题,获得了两种行星轮振动模式所对应的系统固有频率的封闭解析表达式。固有频率的参数灵敏度分析表明,行星轮轴的轴承支承刚度是影响2K-H均布行星传动的一阶固有频率的关键因素。固有频率敲击试验表明,与纯扭转模型相比,修正扭转模型更具工程应用价值,可用以指导2K-H均布行星传动的动态设计。

增速箱系统固有特性和动态响应分析

增速箱系统包括箱体和传动系统。构造了增速箱系统实体模型 ,采用自由网格划分和映射网格划分方法建立了系统动力分析有限元模型 ,应用三维接触有限元法求得齿轮啮合动态激励 ,在工作站上用 I-DEAS软件研究了增速箱系统的固有特性和动态响应。

基于刚柔耦合模型的行星传动固有特性分析

采用动态子结构法建立计入内齿圈柔性的行星传动刚柔耦合动力学模型,将内齿圈视为弹性连续体,导出内外约束条件下的运动微分方程,并将其与刚体构件的集中参数方程相结合,构建出系统的运动微分方程。基于所建模型,进行柔性齿圈直齿行星齿轮系的自由振动分析和相关试验验证。理论分析揭示出此类系统的振型可归结为4类:中心构件扭转振动模式、中心构件平移振动模式、行星轮振动模式和内齿圈振动模式,并给出每类振动模式的特征和降阶计算公式。数值仿真表明,内齿圈柔性使系统低阶固有频率降低,且新呈现的内齿圈振动模式对应的固有频率位于整个系统固有频率的中低频段,故在后续行星轮系的动态设计中应计及齿圈柔性的影响。振动试验则表明,内齿圈柔性对系统振动特性存在一定影响,除啮频激励和箱体结构共振外,行星传动中还存在低阶谐振现象;对于中低速工况下且太阳轮浮动的行星传动而言,减小齿圈柔性有利于降低系统振动。

RV减速器扭转振动的固有特性及灵敏度分析

以RV减速器为研究对象,综合考虑系统刚度和摆线轮偏心角度对扭转振动特性的影响,采用集中参数法,建立了该系统13个自由度的修正扭转动力学模型。通过求解自由振动方程得到系统固有频率及主振型,分析了摆线轮偏心角度对系统固有频率的影响。利用偏导数法分析了系统固有频率对转动惯量和刚度的影响。研究结果表明,轴承刚度为系统固有频率的关键影响因素。

基于柔性环轮胎模型的电动轮固有特性分析

为分析分布式驱动电动车用电动轮固有特性,基于轮胎柔性环理论建立了电动轮柔性环轮胎模型,计算了电动轮固有频率及各阶振型,说明了电动轮在车轮横断面内模态特性,并根据电动轮自由模态试验对电动轮柔性环模型进行了参数识别。电动轮固有特性分析表明,电动轮零阶模态为与轮胎环切向变形有关的轮胎周向旋转,一阶模态为轮胎环变形和轮胎运动耦合,而高阶模态只与轮胎环变形有关。驱动电机对电动轮固有特性的影响分析表明,引入驱动电机后轮辋质量参数的变化对高阶模态没有影响,而零阶、一阶频率分别随驱动电机转动惯量、质量增大而逐渐减小,且自由模态频率高于轮心固定的约束模态频率。最后通过电动轮约束模态试验验证了上述结论,为电动轮动力学分析、选型及使用提供参考。

子系统参数对双层隔振系统固有特性的影响

为了研究子系统参数对双层隔振主系统固有特性的影响规律,将系统抽象为3自由度动力学模型,推导了系统动力放大系数(振幅比)和无量纲固有频率(固有频率比)解析式以及振型和解耦度与子系统质量比和刚度比的关系式,进而研究了子系统质量比和固有频率比对双层隔振主系统固有特性(固有频率、解耦度)的影响规律。在此基础上,针对含多个子系统的内燃动车动力包双层隔振系统,仿真计算了空冷子系统的质量和刚度对双层隔振12自由度主系统固有特性的影响规律。研究结果对双层隔振系统子系统的设计具有指导意义。

径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器扭振固有特性研究

在分析径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器工作原理的基础上,提出了汽车动力传动系径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器扭振固有特性的减振设计方法。基于所建立的动力传动系多自由度集总质量-弹簧扭振分析模型,对比分析了采用径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器和离合器从动盘式扭转减振器的动力传动系扭振固有特性,结果证实了该方法设计的扭转减振器具有很好的减振效果。

采煤机差动2K-H行星轮系固有特性分析

针对传统采煤机滚筒恒速截割时工况适应性差的特点,提出一种采煤机滚筒转速可调的新型截割传动系统。为了解该截割传动系统的性能,以系统中非同轴传动的差动2K-H行星轮系为研究对象,采用集中质量法建立其平移-扭转耦合动力学模型。对轮系固有特性的分析表明,非同轴传动行星轮系不存在经典的扭转振动与平移振动模式,但仍存在行星轮振动模式;支撑刚度对系统的低阶固有频率影响较大,而啮合刚度主要影响系统的高阶固有频率;外啮合齿轮副啮合刚度分段影响非同轴传动行星轮系的固有频率。推导出2K-H行星轮系啮合频率的通用表达式,表明其啮合频率正比于齿圈和太阳轮的转速差。分析结果可用于指导该新型采煤机截割传动系统的设计,并为制定滚筒调速范围提供参考。

齿轮减速器系统可变固有特性动力学研究

考虑到齿轮传动啮合刚度的波动和传动误差的影响以及轴承支撑刚度的作用 ,对二级齿轮减速器传动系统进行了理论建模和动态响应分析 ,并与实验结果进行了比较。结果表明 ,齿轮传动在单齿啮合区和双齿啮合区之间啮合刚度变化较大 ;减速器系统的动态特性 (固有频率、固有振型、阻尼等 )随啮合周期而发生变化 ,呈现出一种可变的动态固有特性。故对于系统进行研究时 ,可分别按单齿区和双齿区平均啮合刚度进行分析 ,一般可以满足实际工程要求。

滑动轴承支承人字齿轮行星传动固有特性分析

考虑滑动轴承支承刚度不对称和耦合特性,建立计入内齿轮轴向振动的人字齿轮行星传动动力学模型。利用4个刚度系数描述行星轮滑动轴承支承油膜刚度。分析系统的自由振动特性,发现系统存在5种振动模式:中心轮扭转—轴向振动模式、内齿轮扭转—轴向振动模式、中心轮横向振动模式、内齿轮横向振动模式和行星轮振动模式。根据每种振动模式的振型特征,推导出5种模式固有特性的低阶计算公式。系统固有频率的分布范围比直齿、斜齿行星传动系统小。结果表明,油膜刚度不对称不会对振型特征产生影响,但是刚度耦合不对称时中心轮横向振动模式会发现显著变化:对应的二重固有频率变成两个不同的单重频率,振型呈现新特征。

裂纹对弧齿锥齿轮固有特性的影响分析

笔者基于空间啮合理论,建立了弧齿锥齿轮齿面方程,采用Pro/E软件建立了无裂纹和有裂纹的弧齿锥齿轮三维模型,用有限元法研究了不同位置、不同大小的裂纹对齿轮结构固有特性的影响。研究表明:裂纹齿轮的固有频率要比无裂纹齿轮有所降低,且裂纹位于齿槽处时固有频率下降量最大;随着裂纹深度的增加,固有频率呈非线性下降,但振型最大值呈逐渐上升趋势。

连接刚度对导弹固有特性的影响

连接刚度对结构的固有特性有很大的影响,在对接面附近刚度损失可达到30%—40%,因此对此类问题进行研究具有很重要的工程意义。本文针对导弹结构,给出了考虑连接刚度计算结构固有特性的方法。并通过算例进行理论计算结果与试验结果的比较,表明这种方法具有一定的实用价值,给结构设计提出了指导性结论。

间隙旋转铰接触碰撞模型固有特性分析

旋转铰链是机械系统中应用最广泛的一种可动连接形式,针对旋转铰中的间隙对机械系统动力学行为的影响。采用非线性等效弹簧阻尼模型建立间隙旋转铰处的接触碰撞模型,并在模型中用非线性弹簧阻尼模型描述两物体的碰撞特性。然后,通过分段线性化处理给出非线性等效弹簧阻尼模型固有频率的解析表达式。结合理论分析和ADAMS动力学仿真,确定了接触模型固有频率的主要影响因素为等效弹簧刚度、间隙和转速,并给出了其影响规律。