刚柔耦合建模理论的实验验证

传统的混合坐标建模理论是零次近似方法,对刚柔耦合问题的描述存在缺陷.研究以一个由中心刚体、柔性梁及末端质量组成的刚柔耦合系统为对象,建立了精确的一次近似的刚柔耦合动力学方程,在该模型中计及了结构阻尼及风阻的影响.利用单轴气浮台动力学实验平台,通过与实验数据的比较,说明了传统零次近似方法在某些条件下已不能正确描述柔性体的刚柔耦合动力学性质;而一次近似的刚柔耦合动力学模型得到的结果与实验相符,从而验证了一次近似耦合理论的正确性和可靠性.

基于刚柔耦合建模的平行分度凸轮机构动力学分析

在分析平行分度凸轮机构特点的基础上,提出了基于多体系统动力学的动力学建模方法。利用ADAMS、Pro/E、ANSYS三种平台联合建立了平行分度凸轮机构的刚柔耦合的动力学模型。对模型进行了仿真研究,根据仿真分析的结果得出,工程中广泛应用的变余弦运动规律不适合高速、重载、精密传动的间歇机构。详细说明了负载、转速、动程角对系统输出响应的影响。

工程自卸车刚柔耦合建模及空载板簧刚度优化

以某工程自卸车为研究对象,运用ADAMS/Car软件建立包括柔性车架、轮胎、驾驶室前后悬架、车厢、发动机和转向系等子系统的工程自卸车刚柔耦合模型。根据国标建立了H级路面,在相同的路面、车速和载重下,分析了前悬架板簧刚度对自卸车平顺性的影响,为自卸车平顺性的研究提供了一些参考。

滚珠丝杠进给系统刚柔耦合动力学建模与时变动态特性分析

数控机床运行过程中,多轴滚珠丝杠进给系统的刚度和惯量会随着各轴位姿的变化而变化,致使其动态特性呈时变的特点。多轴滚珠丝杠进给系统时变动态特性的高保真建模与分析已成为数控机床轮廓误差精准预测的瓶颈难题之一。针对这一难题,提出基于拉格朗日方程与Ritz级数法的滚珠丝杠进给系统刚柔耦合动力学建模与分析方法。以某型号五轴加工中心的两轴滚珠丝杠进给系统为具体对象,重点考虑丝杠本体轴扭方向的连续弹性体变形影响,采用拉格朗日方程建立滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合动力学模型,并采用Ritz级数法对方程求解,得到动力学模型的数值解。利用所建立的动力学模型分析进给轴位姿对两轴进给系统固有频率和模态振型的影响,发现各阶固有频率和模态振型随进给轴位姿的变化规律与对应阶次的主导轴有关。随着主导轴进给台由固定端移动至支撑端,对应阶次的固有频率逐渐减小,对应阶次的振型中丝杠本体的弹性振动幅值逐渐增大。此外,两轴进给系统的低阶模态振型主要由承载轴主导,高阶模态振型主要由附属于承载轴的子轴主导。最后,通过模态实验对所提方法进行应用验证,证明所建立动力学模型的准确性。研究结果对数控机床轮廓误差的精准预测具有重要参考价值。

重载轮胎面内刚柔耦合动力学建模及振动传递特性分析

针对重载子午轮胎扁平率接近1的特点,建立面内刚柔耦合模型并开展振动分析方法研究。提出重载轮胎面内胎体与胎侧耦合的试验模态测试与分析方法;考虑胎侧的惯性力和分段刚度,建立重载轮胎面内弹性基础柔性梁动力学模型;利用有限差分法,将面内耦合动力学方程离散化,建立基于轮胎几何、结构参数的三参数等效刚度重载轮胎面内刚柔耦合模型;基于试验和解析模态共振频率,利用遗传算法对重载轮胎结构参数辨识,建立重载轮胎面内刚柔耦合模型的传递函数解析模型。数值分析和试验验证结果表明:在0~300 Hz频率范围内,面内刚柔耦合模型可准确表征重载轮胎面内胎体和胎侧的耦合振动模态与传递特性;该建模与试验分析方法可将重载轮胎的分析频率由0~180 Hz扩展至300 Hz.

基于刚柔耦合模型的汽车排气系统运动包络面仿真方法

将经过自由模态试验验证的排气系统有限元模型导入ADAMS虚拟样机平台,建立了更接近实际结构的动力总成-排气系统刚柔耦合仿真模型。在汽车极限载荷工况下计算了排气系统上4个关注点的位移,将刚柔耦合仿真方法与传统有限元方法的仿真结果相比较,结果显示,两种方法的预测一致性较好,间接验证了刚柔耦合仿真方法的准确性。

平行分度凸轮机构刚柔耦合动力学仿真

针对平行分度凸轮机构的特点,提出了基于刚柔耦合理论的动力学建模方法。利用Pro/E,Adams和Ansys软件建立了平行分度凸轮机构的动力学模型,针对不同传动函数对应的凸轮机构进行了仿真和分析。得出结论:变余弦传动函数适合于低速和对传动精度要求不高的场合,盖特曼传动函数和复合传动函数适合于高速、重载、精密传动的场合。复合传动函数是适合高速分度凸轮机构的动力学特性较好的传动函数。

太阳帆板扰动下的DFP航天器姿态控制方案

为更好的满足无扰载荷(Disturbance-free payload,DFP)航天器在未来太空探索的应用,本文针对支持模块(support module,SM)太阳帆板的扰动会造成SM的姿态失控的问题,考虑了SM太阳帆板扰动的影响,建立了SM的刚柔耦合动力学方程和有效载荷模块(payload module,PM)的刚体姿态动力学方程。在此基础上分别建立PM姿态PD控制律,SM姿态PD鲁棒控制律、PM和SM相对位置PD控制律,考虑执行器和传感器以及太空环境的影响对PM和SM模块进行仿真分析,结果表明了太阳能帆板的振动对SM姿态控制产生较大影响,采用PD鲁棒控制律很好的提升了SM姿态控制的稳定性其指向精度高出三个数量级。

翼吊式发动机安装系统隔振设计技术研究

涡桨发动机安装系统隔振设计需综合考虑安装系统的隔振效率、振型解耦、机翼柔性影响等诸多设计要求,该文提出了基于弹性中心理论的安装系统设计方法,利用该方法获得了某型发动机安装系统缩比模型的设计参数,并联合使用有限元和多体动力学软件建立了其刚柔耦合计算模型,分析了柔性机翼对安装系统动态性能的影响。结果表明:机翼与减振器刚度比对系统的垂向模态和垂向振动耦合影响较大,机翼阻尼对高频共振响应影响较大。进一步获得了安装系统取得较好减振效果时的最佳刚度比,提出了一种考虑机翼刚度的发动机安装系统隔振设计方法。

基于ADAMS的四驱商用车传动轴系统振动特性研究

文章利用ADAMS和Simulink软件平台,实现了对四驱商用车传动轴系统的动力学仿真分析,建立了二自由度车辆振动和B级路面下随机不平路面仿真模型,计算得到悬架动挠度。对传动轴系统在考虑悬架动挠度和不考虑悬架动挠度情况下对传动轴系统振动影响进行对比,分别对分动器处于高挡和低挡位置行驶时对传动轴系统振动进行分析,得到振动最大位置。

基于虚拟样机技术的内平动分度凸轮机构动力学分析

针对内平动分度凸轮机构的动态特性分析,综合考虑弹性变形、惯性负载等因素,提出了基于刚柔耦合的动力学建模方法。利用SolidWorks、ADAMS及ANSYS软件建立了机构的刚柔耦合动力学仿真模型,分析凸轮–针齿间的接触力、负载及转速对内平动分度凸轮机构动态性能的影响。研究结果表明:在一定工况下,同一分度期内凸轮与单个针齿间的最大接触力出现在输出轴转角20°附近位置;随着负载的增加,机构的振动不断变大;随着转速的增大,输出轴角加速度的幅值明显增大,凸轮–针齿间的接触力也呈现出逐渐增大的趋势;不同转速对内平动分度凸轮机构的动态分度精度有着较大影响。

考虑机翼柔性影响的发动机安装系统隔振设计研究

涡桨发动机安装系统隔振设计需综合考虑安装系统的隔振效率、振型解耦、机翼柔性影响等诸多设计要求,该文首先对二自由度系统的动力学特性进行了理论推导,得出了机翼柔性在安装系统隔振分析中的重要性,进一步提出了基于弹性中心理论的安装系统设计方法,利用该方法获得了典型发动机安装系统模型的设计参数,并联合使用有限元方法和多体动力学软件建立了其刚柔耦合计算模型,分析了柔性机翼对安装系统动态性能的影响。结果表明:机翼阻尼对高频共振响应影响较大。进一步获得了安装系统取得较好减振效果时的刚度比范围,提出了一种考虑机翼柔性及振动解耦两种因素的发动机安装系统隔振设计方法。