Analysis of Improvement in the Stiffness of Externally Pressurized Gas Thrust Bearing

This paper expounds some factors on improving stiffness of externally pressurized gas thrust bearings. Especially,a pressure positive feedback thrust bearing(PPFTB) and an actively controlled thrust bearing (ACTB) are proposed.It has been found that the two new types of bearings can increase the stiffness remarkably in a certain range of fluctuating load and have won wide applications in ultra-precision machines.

Static Stiffness Analysis of a New Type 6-DOF Micro-manipulation Robot

A 6-DOF micro-manipulation robot based on a 3-PPTTRS mechanism is proposed in this paper.Its static stiffness is an important index to evaluate load capacity and positioning accuracy.However,it is insufficient to consider the static stiffness only when the robot is in its initial pose.The stiffness in different positions and poses in its work space must be analyzed also.Thus a method to analyze the relationship between static stiffness and poses in the whole work space is presented.A static stiffness model is proposed first,and the relationship between structural parameters and static stiffness in different poses is discussed.The static stiffness analysis provides foundation for structural parameter design.

基于刚度可调的气动位置伺服系统摩擦补偿控制

气动伺服系统的低刚度、低气源压强、流量易饱和等特性,导致系统在工作过程中能量耗散较大,系统易受摩擦影响,且补偿效果不明显。尤其是当系统的运动方向改变时,会产生明显的“平顶现象”,严重影响气动伺服系统的跟踪精度。采用负载口独立控制结构,消除因两腔耦合而导致的能量耗散,使系统流量特性尽可能地位于线性区间;针对气动系统中存在的摩擦中部分参数不确定,以及外界干扰、动态负载的不确定性,设计非线性自适应鲁棒控制方法;将系统的刚度调节与自适应鲁棒控制进行协同控制,提高气动位置伺服系统的动态性能。仿真和实验结果均表明:具有刚度调节的自适应鲁棒控制能够明显降低系统能量耗散,提高系统位置跟踪精度,有效改善摩擦引起的“平顶现象”。

橡胶减震支座应用于两层两跨地铁车站结构中最优刚度和最优位置研究

本文以某两层两跨地铁车站结构为研究对象,采用地下结构Pushover分析方法分别对橡胶支座不同刚度和不同布设位置条件下地铁车站结构的地震破坏反应特点进行对比分析,进一步揭示了地铁车站结构布设橡胶隔震支座的最优刚度和最优布设位置。研究结果表明:(1)柱子一端布设橡胶支座后,对于柱子顶、底端剪力均有明显的减震效果,而对于弯矩仅在布设支座端表现出良好的减震效果;(2)对于地铁车站结构,柱子端部布设橡胶支座时其刚度比的优选范围为0.1左右;(3)仅在两层两跨车站结构某一层布设支座,当支座位于中板侧时,未布设支座层的中柱会出现损伤增大的现象;(4)在结构每层中柱均布设一个支座时,结构上柱顶部和下柱底部同时布设支座时柱子的损伤略低于其他位置工况;(5)两层两跨车站结构布设三个支座时,总体来讲此时所有中柱均取得良好的减震效果,尤其对于中柱顶、底端完全布设的柱子,其减震效果更为明显。

基于剪切波弹性成像评价颈肩痛与斜角肌的关系

背景:在临床工作中,医疗人员主要以触诊的方法评估颈肩痛患者颈部软组织的僵硬程度,主观性强,缺乏客观依据。实时剪切波弹性成像是一种定量弹性超声技术,能够客观评估肌肉组织弹性值,评价肌肉状态。目的:应用实时剪切波弹性成像评估颈肩痛患者斜角肌的僵硬程度,观察颈肩痛患者双侧前斜角肌与中后斜角肌的肌肉硬度变化特征。方法:于2021年12月至2022年6月在广州中医药大学深圳医院(福田)招募健康者受试者(对照组)36例和颈肩痛患者(试验组)36例,在颈部中立位及侧屈位时,应用实时剪切波弹性成像测量两组双侧前、中后斜角肌弹性模量平均值及横截面积。结果与结论:①在相同体位下,两组组内左侧与右侧前斜角肌的弹性模量平均值、左侧与右侧中后斜角肌的弹性模量平均值比较差异均无显著性意义(P>0.05),两组组内左侧与右侧前斜角肌的横截面积、左侧与右侧中后斜角肌的横截面积比较差异均无显著性意义(P>0.05),两组组内中后斜角肌的弹性模量平均值与横截面积均高于前斜角肌(P<0.01,P<0.001);②在颈部中立位及侧屈位时,试验组前斜角肌、中后斜角肌的弹性模量平均值高于对照组(P<0.001),前斜角肌、中后斜角肌的横截面积均低于对照组(P<0.01,P<0.001);③结果表明,应用实时剪切波弹性成像技术能直观地评价颈肩痛患者前、中后斜角肌在颈部肌肉不同状态下弹性模量的差异,颈肩痛患者的双侧斜角肌处于劳损、僵硬状态。

基于多参数随机变化的高速动车组动力学指标分布研究

针对服役高速动车组关键悬挂部件动力学参数变化后动力学指标分布特征缺乏的问题,对运营里程为145万km的某型动车组的转臂节点径向和轴向刚度、抗蛇行减振器0.01和0.02 m·s^(-1)加载速度下的阻尼力进行测试和统计,结果均服从正态分布;建立并验证动车组参数化的动力学仿真模型,将转臂节点刚度和抗蛇行减振器阻尼力视为随机变量,构建基于改进拉丁超立方抽样的高速动车组动力学仿真方法,包含拉丁超立方抽样、轮轨型面与抽样结果组合、更换动车组仿真模型参数、动车组动力学仿真及动力学指标计算、动力学指标统计分析等内容。采用该方法进行动车组的动力学仿真计算,结果表明:服役近145万km的动车组脱轨系数、轮轴横向力和构架横向加速度随车轮磨耗的增加呈上升趋势,轮重减载率、垂向平稳性、横向平稳性指标呈先上升后下降趋势,但所有指标均未超限;脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、横向平稳性指标、垂向平稳性指标及构架横向加速度均呈正态分布;脱轨系数分布范围为0.036~0.207,均值为0.075,标准差为0.020;轮重减载率分布范围为0.107~0.262,均值为0.164,标准差为0.036;轮轴横向力分布范围为4.209~16.701 kN,均值为8.438kN,标准差为2.221 kN;横向平稳性指标分布范围为1.351~2.469,均值为1.566,标准差为0.149,垂向平稳性指标分布范围为2.260~2.323,均值为2.273,标准差为0.005;构架横向加速度分布范围为0.906~3.994 m·s^(-2),均值为1.978 m·s^(-2),标准差为0.590 m·s^(-2)。

具有可变非线性正或负刚度机构的研究

为了实现大带宽的隔振和吸振,需要可变非线性刚度机构。负刚度和正刚度的隔振或吸振装置分别在低频和高频制振效果较好。因此,提出了一种具有可变非线性正或负刚度的机构。其通过两电磁铁实现刚度,通过改变两电磁铁的电流方向可改变刚度的正负,通过改变两电磁铁的电流值或间距可改变刚度大小。提出了其结构;分析了其原理;计算了间距、电流、位移和力之间的关系;仿真探究了不同间距和电流时位移和力的函数图像;根据仿真结果,间距和电流不变时,力是位移的五次多项式。

高速动车组蛇行失稳频率研究

以时速400 km以上的某型高速动车组作为分析对象,基于Simpack动力学软件建立两种高速动车组动力学模型,在不同的等效锥度、一系定位节点刚度、抗蛇行减振器阻尼下进行仿真计算,分析其对高速动车组蛇行失稳频率的影响规律。两种高速动车组模型的研究结果表明:随着等效锥度的增大,其蛇行失稳频率也增大;随着一系定位节点刚度的增大,其蛇行失稳频率降低;随着抗蛇行减振器阻尼的增大,其蛇行失稳频率升高;时速400 km以上的轴箱内置型高速动车组出现了10~11 Hz的高频蛇行。

销轴位置度误差下行星齿轮系统动态特性分析

针对销轴位置度误差引起的齿轮位置偏移问题,分析了行星轮系内外啮合副啮合误差、时变啮合刚度及齿侧间隙,将误差作用下的激励引入到行星齿轮系统动力学模型,研究了销轴位置度误差相位对内外齿轮副动态响应及行星轮系均载特性的影响规律及作用机理,结果表明,位置度误差下齿侧间隙的减小以及负的啮合误差会导致啮合力激增,降低系统均载性能。研究结果可为人字行星齿轮系统低噪声设计加工和装配提供理论参考。

缝隙节流液体静压轴承油膜刚度系数的研究

油膜刚度系数是液体静压轴承的关键性能参数之一。针对缝隙节流液体静压轴承,推导了其油膜承载力的解析表达式,并在此基础上进一步推导了油膜刚度系数的解析表达式。相比于传统经验公式,采用该表达式的计算结果与实验结果更吻合。通过分析应用案例可知:油膜承载力与节流参数、主轴离心率均呈正相关关系;油膜正向刚度系数随着离心率的增大而减小,油膜交叉刚度系数随着离心率的增大而增大,并且正向刚度系数明显大于交叉刚度系数。利用该轴承油膜刚度系数的表达式,可以通过测量轴承运行过程中的轴心位置,实时得到轴承油膜刚度系数,从而对缝隙节流液体静压轴承的运行进行有效监控。

变刚度微定位平台控制策略的鲁棒性研究

柔性微动平台大多数采用柔性铰链作为导向机构,在实际工况下,微动平台除了系统未知扰动外,柔性铰链本身由于频繁的拉伸变形,使得微动平台的刚度难免发生改变,由此导致控制系统的被控对象数学模型发生变化,影响系统控制精度与性能。为进一步提高柔性微动平台的鲁棒性,设计了自抗扰控制算法,通过ESO(扩张状态观测器)进行估计补偿。最后在变刚度工况下,进行PID和自抗扰控制策略的仿真对比。相比PID,自抗扰控制具有强鲁棒性,刚度变化对微动平台控制性能几乎没有影响,并且在最优控制下定位精度提高了一个分辨率,整定时间缩短了75.9%。

准零刚度隔振器及其弹性特性设计

结合电子行业军用标准《准零刚度隔振器设计与应用技术导则》的编制工作，介绍了准零刚度隔振器的定义、分类及其设计方法，并有线性准零刚度隔振器及非线性准零刚度隔振器的设计示例。

正、负刚度并联结构的稳定性及应用研究

从判定系统静态稳定性的能量准则出发，推导了判定弹性系统静态稳定性的刚度准则，从而十分方便地解决了正、负刚度并联结构的稳定性问题．文中还对此结构在振动控制中的应用进行了研究。

安装误差对变刚度系数的复合行星轮系均载特性的影响分析

以复合行星齿轮传动系统为对象,采用集中参数法,建立多自由度平移-扭转耦合非线性动力学模型。该模型在综合考虑轴承支承刚度、时变啮合刚度、齿侧间隙和齿轮安装误差的基础上,研究安装误差位置及其相位角对系统均载特性的影响。研究结果表明:中心构件的安装误差对系统产生均等的周期性影响,行星轮的安装误差会导致行星轮出现持续偏载或者均载现象;中心构件安装误差的相位角对系统均载系数没有影响,而行星轮安装误差的相位角对系统有影响,且沿切向分布时,影响最大。

具有大位置空间的3自由度并联机构运动性能分析

提出一种具有较大位置空间的3自由度并联机构,该机构为Tricept机构的变异型,结构特点是将Triccpt机构中的被动支链与三条主动支链之一相集成,且主动关节的三条轴线彼此垂直并汇交于一点。对机构的位置空间、运动灵活度及刚度特性进行分析,给出表征尺度参数改变与机构运动性能变化关系的图形描述。分析表明,对于不同的尺度参数组合以及较小的胡克铰、球铰的极限转角,机构动平台均可获得较大的位置空间;位置空间的中部区间占整个位置空间体积值较大,且在该区间内动平台具有较好的运动灵活度及刚度特性。给出的图形描述较全面地表征尺度参数与机构运动性能之间的关系,可用于机构性能的进一步分析与运动学设计。

利用有限元法计算径向磁轴承性能

利用非线性有限元方法(FEM)计算了一种径向磁轴承(定子具有8磁极常规结构)的转子在无偏心以及偏置电流分别为0.5A、1.0A和1.5A下的电磁力及其电流刚度与位置刚度,预测了径向磁轴承的承载力,给出了其磁场分布图,并与磁轴承的线性化模型参数进行了比较.结果表明,基于有限元方法得到的计算值同试验结果一致,可以为径向磁轴承的设计和分析提供依据.

车下吊挂设备对整备车车体模态的影响

整备车车体模态影响列车提速,而车下吊挂设备对车体模态有着一定影响。对吊挂设备研究表明:含有吊挂后,车体模态频率会发生明显的变化,而好的外挂布局可以有效提高车体模态值。因此,合理地布置外挂物以减小其对车体模态的影响,逐渐成为车体设计中一个非常重要的课题。以某车体为例,通过理论推导和MATLAB仿真分析,给出吊挂设备的质量,安装刚度和安装位置对车体模态的影响曲线,得到的结果对吊挂装置设计有一定的参考价值。

预紧对高速角接触球轴承动态刚度的影响

以滚动轴承动力学和沟道控制理论为基础,建立考虑预紧的高速角接触球轴承动力学模型.依据赫兹接触理论,给出考虑预紧的轴承径向刚度、轴向刚度和角刚度计算表达式.以7012/CD轴承为例,分析预紧对高速角接触球轴承动态刚度的影响.分析结果表明,定位预紧下轴承的径向刚度随转速的增大而增大,而轴向刚度和角刚度随转速的增大,先增大后减小;定压预紧下,轴承径向刚度受转速影响较小,而轴向刚度和角刚度随转速增大急剧下降.当轴承转速较高时,采用定位预紧较定压预紧可获得更高的刚度.

连续配筋水泥混凝土路面的临界荷位

以三板系统模拟连续配筋水泥混凝土路面,计算获得了连续配筋路面的临界荷位.引入接缝混凝土板的传力杆设计理念,确定了连续配筋路面横向裂缝处钢筋的传荷刚度计算公式.同时,以有限元方法建立了CRCP横向裂缝处混凝土的传荷刚度计算公式.裂缝处传荷刚度的确定,为模拟CRCP荷载应力计算提供了关键参数.有限元数值计算表明:三板系统中,当边板长度大于4m时,边界条件将不对应力计算产生影响.对于双车道路面,计算所得的板宽向最大应力位于左车道外侧车轮板底的轮迹中心处,此时的路面荷位为标准轴载位于路面右边边缘且靠近裂缝边缘,推荐此荷位作为路面承载力检验的核算位置.

电磁推力轴承刚度非线性的研究

分别用电磁力理论公式和整体模型的有限元方法计算分析了电磁推力轴承的位置刚度和电流刚度随推力盘偏移量x的变化规律及影响因素。结果表明,电磁推力轴承的位置刚度和电流刚度存在着强烈的位移非线性现象,转轴漏磁和材料磁饱和影响了非线性关系的变化趋势。用有限元分析可以得出与实际情况更为符合的刚度曲线,从而为设计电磁轴承的控制系统提供更可靠的依据。