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。

基于区间分析的LuGre摩擦模型参数辨识方法

针对LuGre摩擦模型参数耦合、动态参数辨识困难等问题,提出一种基于区间分析的LuGre摩擦模型动态参数辨识方法。首先,简要介绍了边界误差估计方法及其在系统模型为常微分方程时系统参数辨识中的应用,然后,基于两步法思想,分别采用最小二乘法和基于区间分析的边界误差估计方法对4个静态参数和2个动态参数进行了辨识。该方法有效避免了采用传统非线性辨识方法辨识LuGre摩擦模型动态参数时初值确定困难、对辨识结果影响大以及显性目标函数不易给出等缺陷,同时,辨识得到的参数为全局最优。最后通过实例验证了该方法的正确性和有效性。

定向井有杆抽油系统动态性能分析方法

由于杆管间库仑摩擦的影响,定向井有杆泵抽油系统动态参数预测模型是一个非线性的偏微分方程,求解复杂。鉴于此,提出了一种新的分析方法。该方法以定向井有杆抽油系统中的抽油杆柱作为研究对象,根据三次样条插值模拟得到的定向井的井眼轨迹,利用静力有限元法计算出了油管对抽油杆柱的支反力,进而得出了杆柱与油管之间的库仑摩擦力;给出了杆柱单元的受力分析;建立了有限元形式的杆柱系统动力学方程并利用状态空间法对其进行了数值求解,获得了悬点示功图。文末给出了两口油井的预测实例,并将预测结果与实测结果进行了对比。对比结果表明本文所提的分析方法是正确和有效的。

五参量结构阻尼模型及其在弹性机构动力学中的应用

将阻尼合金视为粘弹性材料,利用五参量本构关系来描述阻尼合金材料的应力应变关系。在试验的基础上, 利用优化算法拟合出本构关系式中的五个参量。导出了以五参量表示阻尼和刚度特性的单元运动微分方程。为便于计算,将包含卷积运算的微分方程转换成一个四阶微分方程,进而装配出含有阻尼合金构件的弹性连杆机构的系统动力学方程。利用状态空间法对导出的高阶时变微分方程组进行了数值求解。计算实例结果表明所提模型是正确、有效的。

基于LuGre摩擦模型的定向井有杆抽油系统动态参数预测

针对定向井有杆抽油系统井下摩擦的非线性特征,提出了一种基于LuGre摩擦模型的有杆抽油系统动态预测方法。介绍了LuGre摩擦模型,并确定了符合工程实际的模型参数。将抽油杆柱的振动视为多级杆的纵向振动,对杆柱单元进行了受力分析,建立了有限元形式的杆柱系统动力学方程。结合泵载荷边界条件,利用状态空间法对系统动力学方程进行了数值求解,获得了悬点载荷随冲程变化的地面示功图。给出了基于LuGre摩擦模型的动态预测实例,并将预测结果与采用经典库仑-黏滞摩擦模型预测所得结果以及实测结果进行了对比。结果表明:LuGre摩擦模型能较好地描述抽油系统井下摩擦状况,基于LuGre摩擦模型的预测结果更接近系统真实值。

改进的链码特征识别方法及在抽油系统阻尼系数辨识中的应用

针对现有的Freeman八方向链码码间距过大、采样必须为方格采样、编码过程需要人工干预的不足,提出一种新的链码方法,并利用该方法将封闭曲线链码化。根据封闭曲线的周期性,将其参数方程展成傅里叶级数,导出傅里叶系数与曲线链码之间的关系式。利用傅里叶系数计算封闭曲线的形状特征,建立以形状特征为参数的欧氏距离。通过改变抽油系统仿真程序中的粘滞阻尼系数和库仑摩擦因数,获得不同形状的仿真地面功图曲线。建立实测与仿真地面功图曲线形状特征间的欧氏距离,以该距离为优化目标函数,寻优得到使目标函数值满足给定误差的仿真功图曲线,该功图对应的一组阻尼系数和摩擦因数即为相应抽油系统的粘滞阻尼系数和库仑摩擦因数。以4口实测油井为例进行系统阻尼系数的辨识研究,结果表明了所提方法的正确性和有效性。

平面机构运动输出精度可靠性及寿命

平面机构传递路线较长,对机构运动输出精度产生的影响不能忽视。将影响机构运动精度可靠性因素分为非累积性因素和累积性因素,提出了非累积性因素和累积性因素耦合作用下平面机构的运动精度可靠性分析方法;以Archard磨损模型为理论基础建立了磨损可靠性干涉模型;提出了在额定转速下机构寿命的计算方法。对曲柄滑块机构结果表明:累积性因素是影响机构运动精度的主要原因,当累积性因素累积到一定程度时,机械可靠度急剧下降,并计算了机构在额定转速下机构的额定寿命。

基于LuGre摩擦模型的有杆抽油系统动态特性分析

针对低速换向时定向井有杆抽油系统摩擦力表现出的非线性特性,采用LuGre摩擦模型来描述该系统的摩擦行为,在此基础上对该系统的动态特性进行分析。介绍了LuGre摩擦模型,并给出了符合工程应用的模型参数数值;将抽油杆柱的振动视为多级杆的纵向振动,对杆柱单元进行受力分析,结合有限元和有限差分法建立了杆柱的载荷和位移递推公式,并给出了杆柱载荷和位移的边界条件以及杆柱运动的初始条件;给出了分析实例,并将分析结果与采用经典库仑摩擦模型的计算结果进行了对比。对比结果表明,LuGre摩擦模型能较好地反映低速换向时定向井有杆抽油系统摩擦力的非线性特性,基于LuGre摩擦模型计算得到的泵功图更接近真实工况。

基于改进链码法的LuGre摩擦模型动态参数辨识

针对现有LuGre摩擦模型动态参数辨识方法辨识精度不高,收敛性难以保证及参数初值难以确定等不足,提出了一种基于改进链码特征识别法的参数辨识方法。首先,研究LuGre摩擦模型中两个动态参数-鬃毛刚度系数与阻尼系数之间的关系,以及鬃毛刚度系数与预滑动阶段位移-摩擦力曲线形状之间的对应关系;然后,改进现有Freeman链码的采样方式和码间距,利用改进的链码结合傅立叶描绘子提取位移-摩擦力曲线的形状特征并形成特征向量;最后,以加噪声原始位移-摩擦力曲线和仿真位移-摩擦力曲线的特征向量为参数建立度量两曲线相似程度的欧氏距离,寻优得到使欧氏距离满足给定误差的仿真位移-摩擦力曲线,该曲线对应的鬃毛刚度系数即为其辨识值,进一步可计算出阻尼系数。文末给出的辨识实例验证了提出方法的正确性和有效性。

定向井有杆抽油系统井下耗能分析

针对现有抽油系统井下能耗计算公式难以确定杆液、杆管间摩擦耗能的缺陷,提出一种比较精确的分析方法。首先,对杆管间库仑摩擦力以及杆柱各节点的弹性运动速度进行了计算;其次,对抽油系统中库仑摩擦力、粘滞阻尼力以及盘根盒摩擦力在一个抽油周期内的耗能进行了分析,并根据悬点功图计算出一个抽汲周期内井下输入功,进而对井下效率进行了计算;最后给出了计算实例。计算结果表明,杆柱弹性运动速度引起的粘滞阻尼力耗能不能忽略。

考虑土体随振质量的振动压路机偏振模型分析

为了深入讨论智能化振动压路机压实过程中土体随振质量的变化与压路机偏振对压实效果及操作舒适性的影响,采用拉格朗日方法建立了考虑土体随振质量和偏振压实现象的智能化振动压路机振动压实系统新动力学模型,并对模型进行了求解。讨论了土体随振质量、振动轮质量偏心及振动轮两侧土体参数差异对压实效果和操作舒适性的影响,得到了相应的变化曲线。所得结果为实现智能化振动压路机振动压实过程的有效控制、提高压实过程中的密实度和压实效率、改善整机的舒适性提供了较为可靠的理论依据。

智能化振动压路机振动参数动态分析

为了更加精确地分析振动压路机的压实过程,建立了考虑土体随动质量的智能化振动压路机连耦工况下的六自由度系统动力学模型,并将其应用于某型智能化振动压路机的动态分析。对该振动压路机的设计参数进行优化,获得了该振动压路机的最优工作参数,从而实现了对智能化振动压路机振动压实过程的有效控制,提高了压实过程中的密实度和压实效率,改善了整机的舒适性。

智能化振动压路机动力学建模及参数优化

为了能够使智能化振动压路机在不同的压实阶段下进行最有效的压实作业，通过建立连耦工况下“振动轮一土体”四自由度动力学模型，分析得到了不同工作参数与振动轮及机架位移之间的关系，采用计算得到的模拟参数进行优化，得到了压实度最大且不引起跳振时的激振频率和激振角度，为振动压路机在各压实阶段下参数的优选提供数值依据。数据表明：随着土体状况的变化，压路机的激振频率保持在土体2阶固有频率的1．29—1．39倍范围内作业时．土体压实度达到最大值。

周期结构压电振子低频宽带特性分析

已知压电振子只有处于共振状态才能保证电能的输出水平,但环境中的振源频率远低于普通压电振子的固有频率。对于两种周期结构悬臂梁,建立其理论模型,分别通过数值仿真软件与有限元软件求解其固有频率。结果表明,折叠梁的固有频率对梁段数的增加更为敏感,在梁段数较高的情况下折叠梁的固有频率较低,低频俘能性能优于螺旋梁,但是其各阶模态固有频率之间的跨度较大且不平均,能够与环境中振源频率匹配的模态阶数较少,其宽频俘能能力不如螺旋梁。

考虑运动副阻尼的机构系统动力学响应研究

本文由实测得到的运动副等效粘性阻尼系数,利用由Rayleigh耗散函数求出的连杆机构中各运动副的耗散力模型,建立了考虑运动副阻尼的弹性连杆机构系统动力学方程.引入状态空间法对该动力学方程进行求解,获得了系统的动力学响应.文末给出了计算实例,计算结果表明了本文所提实验及理论分析方法的正确性和有效性.

多因素耦合下机构运动精度可靠性仿真试验及寿命评估

针对影响平面机构运动精度因素较多且不能忽视的问题,将影响机构运动精度可靠性因素分为非累积性因素和累积性因素,提出了非累积性因素和累积性因素耦合作用下平面机构的运动精度可靠性仿真试验方法;根据可靠性仿真试验得出了累积性因素中机构允许的最大磨损量,利用Archard磨损模型分析铰链的磨损速率,然后基于最大允许磨损量和磨损速率建立了概率可靠性寿命评估模型和模糊可靠性寿命评估模型,根据该模型分别对机构进行寿命评估,并进行了对比。以曲柄滑块机构为例进行分析,得到了该机构不同铰链间隙下运动精度可靠度以及该机构的可靠性寿命,验证了方法的可行性。

热风循环隧道烘箱的流场模拟及结构优化

采用CFD数值模拟方法研究热风循环隧道烘箱的内部温度及流场分布,提出了6种结构优化方案,考察了不同方案下的气流分布特性。结果表明,烘箱出口面局部温差在1 K以内,温度分布较均匀;气流速度分布是影响烘干品质的主要因素,原始结构下出口气流分布极不均匀,出口面角落位置出现局部高速区,最大速度达3.48 m/s,平均速度为0.94 m/s,相对均方根值为0.73;相比原始结构,6种改进方案中,弯头三隔板结构出口面的相对均方根值最低,最大速度降低51.4%,最佳风速区域占比提升至75.17%,整流效果最明显;弯头内设置三块隔板后,风罩内再设置隔板对气流均匀性的改进作用不大。

基于混合算法的挖掘机工作装置参数综合优化的研究

以特定区域挖掘作业性能为优化目标,工作装置的运动性能和力学性能为约束条件建立了优化设计数学模型,采用模拟退火与惩罚函数混合算法对反铲液压挖掘机工作装置进行了参数综合优化,与传统算法优化对比可知该优化算法能有效结合两种算法的优点,避免陷入局部最优解,提高了求解精度。并通过MATLAB编程实现了工作装置的优化和仿真,仿真结果表明该优化方法修正了原设计的缺陷,改善了整机挖掘性能。