扭簧的扭转刚度计算及试验研究

通过建立扭转弹簧的力学分析模型,利用曲梁的弯曲理论,给出了考虑钢丝直径与扭簧回转直径之比效应的、扭簧刚度计算表达式。为检验扭簧刚度计算表达式,开展了扭簧扭转刚度的试验测量和有限元数值仿真计算研究,从6组试验测量和有限元计算结果来看,扭簧刚度计算表达式的计算结果与试验和有限元结果吻合的很好,反映了新建立的扭簧刚度计算表达式可靠性,其结果可为扭簧的刚度设计提供计算依据。

均匀径向荷载下具有端部扭簧约束拱的稳定性研究

拱式结构是建筑工程中的常用结构之一,拱的端部约束对拱的稳定性有着重要影响。通过研究具有端部扭簧约束的拱在均匀径向荷载作用下的稳定性,得出了其屈曲临界载荷与扭簧刚度之间的解析关系。当扭簧刚度趋于零时,结果退化为两端铰支拱的临界荷载;当扭簧刚度趋于无穷大时,结果退化为两端固定拱的临界荷载。最后,利用解析关系分析了扭簧刚度对拱的临界荷载的影响,研究结果对实体工程具有一定的参考价值。

剪式齿轮传动机构非线性动力学特性研究

考虑齿侧间隙、时变啮合刚度和摩擦力等因素,建立7自由度剪式齿轮传动系统非线性动力学模型,采用Runge-Kutta法对转速、啮合齿隙、扭簧刚度、预紧力矩等对系统振动特性的影响进行了研究。结果表明,随着转速的升高系统逐渐进入混沌状态,中等转速区间系统的非线性动力学行为对转速的变化更为敏感;随着齿侧间隙的增大,混沌区间增大,混沌特性加强;扭簧刚度影响系统的非线性运动状态,但对冲击现象的影响较小,较小的扭簧刚度更有利于消除冲击现象;扭簧的预紧力矩影响系统啮合状态,最小预紧力矩的大小受负载力矩的影响且近似呈正比例关系。

波浪滑翔器被动扑翼机构推进效率分析

波浪滑翔器的被动扑翼机构是为其提供前向驱动的核心模块,其推进效率直接影响波浪滑翔器的前进速度和控位精度。文中搭建了完整的被动扑翼推进效率分析构架,建立了被动扑翼推进运动计算流体力学(CFD)仿真模型,重点对二级海况下的被动扑翼加载扭簧情况进行了仿真研究,并对部分仿真数据加以试验验证。CFD仿真结果表明,扭簧刚度对被动扑翼推进性能具有重要影响,在二级海况下,扭簧刚度为6N·m·rad^(-1)时被动扑翼具有较高的推进效率和推进速度。CFD仿真数据与试验数据具有相同的趋势,CFD仿真模型可靠度较高,对波浪滑翔器被动扑翼机构设计具有指导意义。

双片消隙齿轮动力学建模与参数影响分析

由于导弹的复杂工作环境,雷达导引头伺服系统对其动力学特性及传动精度有较高要求。为提高其传动精度,一般采用双片齿轮消隙的方式消除回程误差。采用集中质量法建立考虑时变啮合刚度及齿面摩擦的消隙齿轮动力学模型,将消隙齿轮视为两对通过扭簧相互耦合的啮合副,并将齿侧间隙引入作为接触判定条件。通过动力学仿真研究了扭簧预紧力矩和扭簧刚度对消隙齿轮系统动态传动误差及谐振频率的影响。研究表明:扭簧刚度对系统动态传动误差及谐振频率影响较小,而扭簧预紧力矩的增大有利于提高谐振频率和抑制一阶谐振幅值,降低负载波动对系统的影响。由于扭簧作用产生额外的载荷,扭簧预紧力矩的增加会增大系统动态传动误差。