间隙旋转铰接触碰撞模型固有特性分析

旋转铰链是机械系统中应用最广泛的一种可动连接形式,针对旋转铰中的间隙对机械系统动力学行为的影响。采用非线性等效弹簧阻尼模型建立间隙旋转铰处的接触碰撞模型,并在模型中用非线性弹簧阻尼模型描述两物体的碰撞特性。然后,通过分段线性化处理给出非线性等效弹簧阻尼模型固有频率的解析表达式。结合理论分析和ADAMS动力学仿真,确定了接触模型固有频率的主要影响因素为等效弹簧刚度、间隙和转速,并给出了其影响规律。

一种基于变恢复系数的接触碰撞力模型

为了有效描述机械系统中的接触-碰撞现象,在考虑材料屈服强度和初始碰撞速度的基础上,提出一种变恢复系数模型,进而建立了一种改进的、变恢复系数的接触-碰撞模型;随后,分别以轴-轴承、球-球以及平面曲柄滑块机构为例,通过大量数值模拟和实验测试,以及二者间的对比分析,对改进模型的有效性、准确性进行了验证。研究结果表明,改进的模型能够更加准确的描述间隙铰链处的接触碰撞效应,以及间隙铰链对机械系统动态特性的影响规律。

剑杆织机打纬凸轮接触碰撞力建模与仿真

针对剑杆织机打纬凸轮副接触碰撞建模及仿真验证比较困难的问题,探讨便捷有效的接触碰撞力建模方法。首先,基于L-N接触碰撞模型,在现有接触碰撞力混合模型的基础上,改进并建立适用于打纬凸轮系统的接触碰撞力模型,进而对碰撞力及碰撞变形进行求解;其次,应用瞬态碰撞分析软件ANSYS/LS-DYNA并配合可视化软件LS-PrePost,对模型计算结果进行仿真验证;在验证结果的正确性后,分别计算碰撞初速度和碰撞点曲率半径对碰撞力和变形量的影响程度。结果表明:碰撞初始速度和凸轮曲率半径都会对碰撞过程动态响应产生影响,但碰撞初速度对系统碰撞力和碰撞变形量影响更为明显。

高产气井油管柱双重非线性流致振动模型研究

针对高产气井流体流动诱发油管柱振动引起的破坏问题,采用微元法、能量法结合哈密顿变分原理建立油管柱纵横向耦合非线性流致振动模型,基于弹塑性体接触碰撞理论,建立油套管非线性接触碰撞模型,并将其引入流致振动模型中,得到高产气井油管柱双重非线性流致振动模型。采用有限元法和Newmark-β法求解油管柱的双重非线性流致振动模型,与文献的实验数据和只考虑接触碰撞单非线性模型计算结果对比,验证了本文所建立的油管柱流致振动模型的正确性和优越性。根据现场高产气井参数,采用相似原理,开展了气井油管柱流致振动模拟试验,测得油管柱振动响应数据,与理论模型计算结果对比,再次验证了油管柱双重非线性流致振动模型的正确性。所建立的非线性流致振动模型可为高产气井油管柱安全设计提供有效的分析工具。

某埋头弹机枪退壳系统设计与动力学分析

为了同时解决埋头弹枪的退壳与首发装填可靠性问题,在埋头弹机枪设计时,提出了在弹壳滞留槽上加工阻挡斜面的办法.要求该斜面可以阻挡首发装填的埋头弹,却不能阻挡后续射击中被推出弹膛的弹壳.针对弹链与埋头弹之间、埋头弹与弹膛之间的接触情况,建立了接触碰撞模型,并将其代入多体动力学方程,通过多组取值对比分析,求解出符合首发装填及后续退壳要求的滞留槽内底面高度为0.3 mm.依据仿真求解得到的参数调整埋头弹枪物理样机,测得了滞留槽高度分别为0、0.3 mm时,枪机框复进的速度曲线.试验证明,计算得到的滞留槽内底高度在实际应用中可靠.

基于EDEM的机械采收蓝莓数值模拟研究

为研究机械采收蓝莓果实受损原因,明确果实受损程度分布,提高国内机械采收蓝莓的普及率,在分析采收机工作原理的基础上,采用离散元方法研究机械采收过程中的大量果实接触碰撞特性,基于EDEM仿真蓝莓机械采收过程,获得采收过程中果实接触碰撞后的能量变化,通过能量变化值分析果实损伤程度,得到果实无损伤概率为79.33%,发生轻度损伤概率为7.77%,仿真结果表明机械采收过程中大量果实没有发生机械损伤,机械采收可以保证蓝莓果实质量,该研究可为国内机械采收蓝莓的推广提供理论支持。

往复式机械大头瓦磨损故障动力学响应分析

大头瓦磨损故障是往复式机械严重故障之一,故障激励响应复杂,导致其难以早期预警。基于多体动力学理论,依据非线性碰撞模型和非线性摩擦模型,建立了大头瓦磨损故障的动力学模型;通过改变曲轴与大头瓦的间隙大小模拟大头瓦磨损故障的劣化过程;分析大头瓦磨损故障劣化过程接触碰撞力的变化规律及往复式机械的响应特征,提出了对应的早期预警和诊断方法。

含间隙运动副机构的动力学特性研究

为了研究含间隙运动副机构的动力学特性的影响,综合考虑转动副轴向尺寸、材料非线性系数以及碰撞过程能量损耗等因素,建立了一种改进的非线性接触碰撞力模型,同时提出了一种用于描述间隙处摩擦作用修正的库伦摩擦模型。以曲柄滑块机构为研究对象,将上述接触碰撞力模型和摩擦力模型嵌入系统动力学模型中,进行动力学仿真分析,研究不同间隙、驱动载荷及摩擦系数对机构动力学特性的影响,并将仿真结果与试验测试数据进行对比分析。结果表明:基于改进的非线性接触碰撞力模型、修正的库伦摩擦力模型仿真计算结果,与实验结果吻合较好,能够准确、有效地描述含间隙运动副机构的动态特性。

基于ADAMS多体动力学的轮齿动态载荷仿真分析

齿轮啮合过程中的轮齿动态载荷是齿轮研究领域的一个重要问题。文中介绍了直齿圆柱齿轮啮合传动特性以及ADAMS多体动力学分析中的接触碰撞模型;建立了基于ADAMS的直齿圆柱齿轮副多体动力学分析模型;通过动态仿真分析,获得齿轮啮合过程中的轮齿动态载荷历程,以及不同转速时轮齿的动载系数变化规律,为进一步研究直齿圆柱齿轮齿顶修形设计提供理论依据。

考虑运动副冲击影响的铰链四杆机构动力学分析

采用分离 -碰撞 -接触模型建立含间隙机构的运动微分方程 ,考虑机构驱动装置的机械特性 ,在数值求解过程中根据运动副反力为零等条件判断运动副元素间是否发生分离和碰撞 ,提出了运动副元素发生分离和碰撞的模式假设 ,进而考虑运动副冲击的影响对机构进行动力学分析。研究结果表明 ,所提出的模式假设是合理的 ,在求解运动微分方程过程中考虑运动副冲击影响的算法是可行的。

卫星天线双轴驱动机构旋转铰磨损规律研究

以某卫星天线双轴驱动机构为研究对象,分析旋转铰在系统运行中的磨损规律。考虑驱动机构在磨损过程中的动态变化对磨损率的影响,建立了含间隙的卫星天线双轴驱动机构动力学仿真模型。用非线性等效弹簧阻尼模型建立运动副间隙处的接触碰撞模型,并嵌入动力学模型。基于ADAMS软件进行了动力学仿真,分析旋转铰的动力学特性。根据旋转铰的动力学特性进行仿真实验,处理实验数据,给出接触力与运动副间隙的函数关系。结合磨损率表达式,建立磨损规律的数学模型。给出了运动副间隙在磨损过程中的变化规律。

小型弱撞击式对接机构对接动力学建模方法研究

针对深空探测小型弱撞击式对接机构对接动力学问题，基于Lagrange乘子法接触动力学模型，开发一套能够较为准确地反映新型“弱撞击式”对接动力学过程的仿真分析模型。该模型可以针对不同对接初始条件，对主动飞行器和目标飞行器对接过程进行模拟，提供飞行器相对姿态、相对位移等动力学信息以及较为准确的结构载荷。同时，针对弱撞击式对接机构仿真情况，对设计方案进行预示并提出合理改进意见。目前，该模型已在弱撞击式对接机构研制过程中取得良好效果。

齿侧间隙对齿轮机构响应频率的影响研究

为模拟工程应用中齿侧间隙对齿轮机构响应频率的影响,建立了含齿侧间隙的单级齿轮机构多刚体模型,探讨了轮齿弹性接触碰撞力模型的参数辨识方法。对该机构进行动力学计算,比较了不考虑齿轮副间隙的线性机构和考虑齿轮副间隙非线性机构的响应频率,定量地给出了齿侧间隙大小与该机构响应频率的对应关系。计算结果表明,齿侧间隙的存在会降低机构的响应频率,并会产生多频现象。为优化齿侧间隙的大小、提高机构动力学特性提供理论指导。

多工况舰载导弹垂直发射仿真分析

为了研究在导弹垂直发射过程中,发射系统的接触碰撞对导弹出筒初始飞行状态的影响,以刚柔耦合的动力学模型为基础,结合发射筒和导弹接触的具体形式,即考虑折叠翼作用以及导弹支脚双侧接触碰撞特征,基于Dubowsky连续接触力学模型,计算法向碰撞力;利用修正后的Coulomb模型,计算切向摩擦力,建立垂直发射系统多体动力学仿真模型。通过计算分析发现:导轨间隙产生的接触碰撞力,造成发射装置强烈耦合运动,影响导弹发射时初始状态的稳定性,在实验以及设计中应予以重视。

空间连杆引纬机构的刚柔耦合磨损分析

为准确预测空间连杆引纬机构间隙磨损机制,通过结合Lankarani-Nikravesh与Bai碰撞力模型,建立可变刚度与阻尼系数非连续接触碰撞力模型,采用改进的Coulomb摩擦力模型描述含间隙机构旋转铰的切向摩擦力,通过Lagrange方法对系统动力学建模;其次选取空间连杆为柔性化对象,综合Ansys与Adams分析,对空间连杆引纬机构进行刚柔耦合动力学仿真;最后将系统的动态仿真响应结果与Archard模型相结合,求解运动副磨损情况。结果表明:柔性构件可以有效缓解机构间隙碰撞的冲击作用,间隙为0.15 mm条件下,剑头加速度振荡最大幅值缩减53.2%;当间隙升至0.5 mm后,虽磨损范围大幅增加,但间隙磨损深度并未随之大幅提升。