变速箱行星齿轮的分岔特性分析

针对变速箱多级齿轮传动系统产生的噪声问题,以非线性动力学理论为基础,对齿轮传动系统的振动响应状态进行预测与控制。以某变速箱一档齿轮传动系统为研究对象,建立动力学微分方程,对其分岔特性与稳定性进行研究,得到位移相图和poincare图,分析了激励频率、功率、啮合阻尼对齿轮系统分岔特性和运动稳定性的影响。结果表明,在保证系统传递效率的前提下,转速不变时选择较大的功率与适当提高啮合阻尼对分岔特性有积极影响,可以弱化混沌运动,提高系统稳定性,为变速箱齿轮优化设计分析奠定理论基础。

一种新型并联机构的运动分岔特性及运动学分析

将一种四杆运动限定机构引入并联机构支链的设计中,得到一种具有运动分岔特性的并联机构。当机构处于运动分岔点时,动平台具有瞬时的6自由度。通过驱动运动限定机构执行不同的运动,机构可以演变成具有不同自由度特性的构型,包括三移动构型,三转动构型,两移动一转动构型和两转动一移动构型。基于螺旋理论,采用刚化驱动的方法,分析驱动选取的合理性,机构在各个构型下的运动以及构型间的切换可以通过六个固定在基座处的电动机实现。分析并联机构在不同构型时的运动学正反解,结果显示该机构三个方向上的移动彼此独立,且移动运动和转动运动是解耦的。对模型进行运动仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。给出机构在一种一般构型下的工作空间。

独立悬架汽车转向系间隙与干摩擦对其Hopf分岔特性的影响

车辆转向系的非线性振动对车辆的行驶稳定性与安全性产生巨大的危害,因此降低转向系的振动、分析系统参数对振动特性的影响成为车辆振动控制至关重要的一环。为分析问题的全面性与合理消除振动,综合考虑转向系间隙与干摩擦,轮胎所受侧向力三个非线性因素,建立独立悬架汽车转向系4自由度自激型等效非线性振动模型,对多自由度系统自激型振动的Hopf分岔形式做出了具体的理论分析并给予数值验证,详细讨论间隙与干摩擦两种非线性因素对临界车速与分岔后极限环幅值的影响,进行奇点稳定性与瞬态响应时间分析;通过数值仿真得到在不同非线性因素影响下车辆平衡点失稳的变化规律,其结果对减小转向系振动与其Hopf分岔控制具有一定的指导意义。

高速下轿车转向系非线性振动的分岔特性

当轿车以80 km·h–1及以上速度行驶时,将会出现严重的前轮摆振现象。针对轿车高速行驶状态中出现的摆振问题建立轿车转向系统4自由度非线性动力学模型,计及转向连杆的弹性作用,将该动力学模型简化为弹簧阻尼元件,综合考虑轮胎非线性侧向力、转向横拉杆铰链间隙,以及主销处的干摩擦等非线性因素,在车轮具有失衡量的情况下分析转向系统的非线性动力学特性,数值计算动力学系统的分岔图、Poincaré映射、频谱图,得到转向系统随动态参数变化的分岔规律和运动规律,基于施米特正交化方法计算振动系统的最大Lyapunov指数谱和特定分岔点的各维指数,确定系统的运动状态,划分系统的失稳区间,为转向系统动态参数的设计与优化以及非线性摆振的主动控制与被动控制提供了理论依据。

阴燃转捩为明火燃烧的分岔特性及气相反应临界状态消失分析

通过理论分析研究了燃料阴燃着火-熄火及向明火转捩的分岔特性。以1β为控制参数对燃料阴燃着火-熄火及向明火转捩的发生进行了的分岔分析。计算表明:分岔曲线明显地分为固相着火区和气相着火区,整个变化过程呈现出二次分岔特点。通过气相反应临界状态消失分析可知:2ε=0.05是气相反应的分岔曲线临界状态消失的转变点,2ε值越大,燃料在阴燃越容易发生气相反应,但温度降低;2α=0.53也是气相反应临界状态的一个转变点,2α越大气相反应的温度越接近于固相阴燃温度,而且当α2→+∞时,只有固相阴燃反应存在而不会发生气相反应。

粘弹性传动带的分岔特性和混沌振动分析

研究了粘弹性传动带横向振动的分岔特性和混沌动力学行为．将传动带视为沿轴向运动的抗弯刚度较 小的粘弹性梁模型，同时考虑变形的几何非线性和材料的非线性因素，运用弹性力学方法建立了其横向振动 的偏微分方程，利用 Galerkin 方法得到了时空坐标解耦的二阶非线性动力学方程，重点探讨了带速波动对系统 动态特性的影响．采用数值方法对系统的运动响应进行仿真，分岔图和 Poincaré图表明：随着平均带速和波动 幅值的变化，系统出现周期振动和混沌振动，倍周期分岔是产生混沌振动的途径．

单点系泊系统的静态分岔特性研究

研究了潮流作用下单点系泊船舶的静态分岔特性。以三阶非线性操纵运动微分方程为基础导出了系泊系统运动响应的数学模型 ,得到了静态分岔方程。运用奇异性理论和普适开折方法对其分岔特性进行了研究。应用系泊运动时域仿真模型 ,对一艘驳轮的静态分岔特性进行了数值计算 ,结果与理论分析一致。研究表明 ,在系泊系统的设计中 ,考虑其静态分岔特性和系泊系统的结构稳定性是必要的。

3SPS-3PRS并联机构构型分岔特性

作为轴对称矢量喷管转向控制驱动机构的Gough-Stewart类并联机构,主要工作在奇异位置状态。在该位置,驱动平台能够获得一个绕其法线的自由转动,导致转向控制驱动机构的运动具有不确定性。为此,采用少自由度3SPS-3PRS并联机构限制该自由转动,通过对少自由度3SPS-3PRS并联机构的分岔特性研究发现,该并联机构存在尺度极限奇异位置,且输入参数的取值对由尺度极限奇异位置决定的并联机构的工作空间影响较大。对于给定的矢量状态要求,3SPS-3PRS并联机构的输入参数变化范围有可能超出由尺度极限奇异位置确定的工作空间,导致3PRS运动链产生较大的约束内应力,同时并联机构的工作空间跨越奇异位置使得动平台在通过奇异位置后的构型具有不确定性,因此该并联机构的运动奇异性问题依然存在。

CSTR系统中甲烷燃烧过程的分岔特性分析

运用分岔理论对连续流动均匀搅拌反应器(CSTR)中甲烷燃烧过程的分岔特性进行了详细分析,采用了甲烷的详细化学反应机理.分别以系统温度、滞留时间为分岔参数,详细讨论了CSTR系统的各种工况(系统压力、混合气过量空气系数、系统温度及滞留时间)对甲烷燃烧过程分岔特性的影响.结果表明,在甲烷的整个燃烧过程中,出现了双着火点,即部分着火点和完全着火点;同时,出现了3个阶段,即部分着火阶段、完全着火阶段和熄火阶段.当以系统温度为分岔参数时,随着系统压力的升高、滞留时间的延长、过量空气系数的增加,甲烷的完全着火温度也随之降低.当以滞留时间为分岔参数时,随着系统温度、系统压力的升高,甲烷发生完全着火所需要的滞留时间随之缩短;过量空气系数对甲烷发生着火所需要的滞留时间影响较小.

多种非线性力作用下不平衡弹性转子的分岔特性

研究了 4自由度不平衡弹性转子在非线性油膜力、非线性内阻力和非线性弹性力联合作用下的动力学特性。结果表明 ,当只有非线性油膜力作用时 ,转子只存在由于油膜失稳而导致的倍周期分岔。而当非线性油膜力与非线性内阻力共同作用时 ,在油膜失稳后 ,转子产生低频振动。转速继续增加 ,还会诱发内阻失稳 ,产生概周期运动。在倍周期分岔中 ,存在分岔激变现象。本文发现的由于油膜涡动而导致的内阻失稳 (概周期运动 )是一种未见报道的转子失稳模式 (组合失稳 ) ,它与油膜失稳 (倍周期运动 )一起可作为转子故障诊断的典型失稳模式。

Hodgkin-Huxley神经元体系分岔特性的理论研究

本文采用Hodgkin-Huxley (HH)神经元耦合系统为研究对象,通过计算机仿真模拟探讨体系内外环境中的噪声、耦合强度及系统尺度等因素对神经细胞分岔特性的影响。研究发现,一方面,在确定系统尺度和耦合强度的耦合体系中,增加噪声强度能够使神经元的分岔临界电流值降低,这表明适当的噪声有利于提高神经系统对外部微弱信号的响应能力。另一方面,耦合强度的增加会使得分岔点相应增大,而耦合单元数的增加则会使分岔点有所降低,表明合适的系统尺度和耦合强度有利于信息的传递。对分岔特性的深入了解,有助于理解这些因素对体系动力学行为调控作用规律和内在机理。其成果将为了解大脑神经网络的复杂功能以及与病理状态之间的关系提供新的启示。

齿面摩擦对多间隙弯扭耦合齿轮分岔特性的影响研究

为研究齿面摩擦影响下的齿轮分岔特性,基于集中参数理论,考虑了齿面摩擦、时变啮合刚度及齿侧间隙等非线性因素,建立了齿轮副6自由度的弯扭耦合振动模型;采用Runge-Kutta数值方法对模型进行求解,分析了随各种参数变化时,齿面摩擦对系统分岔特性的影响。结果表明,随着转速的增加,无齿面摩擦时混沌特性表现明显,且随着齿面摩擦的增大,系统混沌区域外部的分岔会带动混沌区域内部的分岔;随着齿侧间隙的增大,无齿面摩擦时系统振幅不断增大,且随着齿面摩擦的增大,混沌状态受到抑制;随齿面摩擦的增加,混沌区域的分块趋势和抑制效果随阻尼系数增大更加显著。

尾翼式弹道修正弹Hopf分岔特性分析

为分析尾翼式二维弹道修正弹锥形运动失稳原因,提高其修正精度,建立了该弹丸有控飞行阶段四维非线性角运动方程。利用Matcont软件确定系统分岔点后,运用中心流形定理对系统进行降维,并对降维后系统的Hopf分岔点类型进行判别,最后数值仿真验证了理论分析方法的正确性。在此分析方法基础上针对修正机构参数对角运动稳定性影响进行分析。结果表明,为保证弹箭飞行稳定性并使其具有良好气动布局,应将修正机构靠近质心位置安装。

吊舱平台微电机转子系统的分岔特性分析

通过对光电吊舱稳定平台的微电机转子系统进行非线性动力学分析,得出了影响吊舱平台系统稳定输出的一些设计要素。着重考虑转子系统的转速变化对转子系统稳定性的影响,其响应会出现周期、拟周期及混沌振动状态。根据非线性分岔特性结果可知,在吊舱平台稳定性设计中需要考虑到转速及刚度特性对平台探测稳定性的影响。

双质体振动系统的周期运动与分岔特性

本文以一双质体冲击振动成型机为研究对象,引入赫兹接触理论处理两质体间的碰撞关系,借助数值仿真法分析系统在激振频率变化时的周期运动与分岔特性,以及各参数对系统振动特性的影响。

两相自然循环流量漂移分岔特性数值模拟

为了研究自然循环的静态不稳定特性,通过对一个实验系统建立两相自然循环物理模型和数学模型,编程计算了两相情况下自然循环流量,研究自然循环流量漂移不稳定性的静态分岔特性及其影响因素。其中在实验段内,单相和两相段由净蒸汽产生点划分,净蒸汽产生点由萨哈-朱伯模型计算,两相摩擦压降采用均相流模型计算。最终得到了流量漂移的分岔特性曲线,并给出了相应的两相自然循环的稳定性准则,同时讨论了实验段入口欠热度、系统压力对分岔特性曲线的影响,并比较了分相流与均相流模型的计算结果。结果表明,提高入口温度、提高系统压力有利于系统稳定,分相流的计算结果比均相流稳定。

固定翼双旋弹动力学分岔特性分析

针对一种滚转稳定的固定翼双旋弹,对其非线性动力学进行了分岔特性分析,并在此基础上研究了各系统参数对其动力学分岔特性的影响。根据固定翼双旋弹非对称的特点,通过数值计算方法研究其飞行过程中平衡点随同向鸭翼安装角的变化规律,通过系统的分岔图得知系统具有三组稳定平衡点,其中只有一组平衡点为理想可行的稳定平衡点,因此需限定同向鸭翼安装角的范围以使固定翼双旋弹保持稳定飞行。在此基础上针对固定翼双旋弹弹道修正组件周期旋转和转角固定两种工作模式,通过各系统参数下的系统分岔图总结了固定翼双旋弹结构及气动力参数对其动力学系统分岔特性的影响。仿真结果表明,固定翼双旋弹的各气动力参数及飞行速度均对系统的分岔特性具有较大影响,应合理选定这些系统参数以使其具有良好的气动特性。

考虑转速影响的船用转矩分流式齿轮系统非线性特性研究

文章以某型船用转矩分流式齿轮传动系统为研究对象,建立系统动力学模型,利用数值方法对模型进行求解,通过全局分岔特性、Poincaré截面以及相图等特征对系统的非线性特性进行研究,分析输入转速和齿侧间隙等参数对系统非线性特性的影响规律,为转矩分流式齿轮系统的分析和设计提供理论参考。

基于LuGre摩擦模型的叶片碰撞摩擦特性研究

建立了基于LuGre摩擦模型的叶片冠间碰撞摩擦模型,研究了叶片冠间接触碰撞和摩擦的动力学特性和减振机理。并研究了冠间间隙、动静摩擦系数对成组自带冠叶片碰撞摩擦减振效果的影响。通过分析摩擦过程中鬃毛的变形,对LuGre模型进行有条件的简化,研究了带冠叶片接触碰撞运动和摩擦运动的分岔特性。研究结果表明,LuGre摩擦模型可以更加完善的描述预滑动阶段叶片冠间的摩擦特性。

轧制力动态特性影响下的轧机辊系振动行为研究

考虑受辊系振动影响时轧制力的动态特性,建立了板带轧机辊系非线性振动模型。采用平均法求解得到振动系统的幅频响应,分析不同轧制速度和外激励幅值对幅频特性的影响规律。运用奇异性理论分析振动系统静态分岔行为,得到系统分岔的转迁集以及出现不同振动形态的临界条件。以轧制速度为分岔参数,研究轧机辊系振动系统动态分岔特性。结果表明:轧机辊系振动行为对轧制速度变化十分敏感,振动幅值随着外激励幅值和轧制速度增大而增大,系统不稳定频率范围随着轧制速度提高而减小,随外激励幅值增大而增大;系统随轧制速度变化出现阵发性混沌运动,结合最大Lyapunov指数曲线得到稳定轧制时的速度范围。研究结果为抑制轧机振动和保障轧机稳定运行提供了理论参考。