基于粘-滑摩擦力模型的微型压电驱动器动力学分析

提出了一种新型的靠摩擦力驱动的微型压电驱动器,采用粘-滑摩擦力模型对其进行了动力学分析.通过对比仿真结果和实验结果,得出了不同驱动信号下的驱动器动力学特性;改变驱动信号的频率和幅值,能够控制驱动器的运动方向和速度.仿真结果与试验结果吻合较好,证明该摩擦力模型能够对驱动器进行较为精确的理论分析.

钻柱黏滑振动特性仿真与产生机理分析

针对钻探作业中产生的钻柱黏滑振动现象,研究了仿真环境下钻柱系统的黏滑振动特性与振动产生机理。基于振动理论,建立了井下钻进系统的双自由度弹性模型,提出了一种模拟钻头-岩石摩擦力矩的算法;构造了钻进系统结构图,模拟了钻柱黏滑振动的变化规律,并通过极限环分析钻柱黏滑振动的产生机理;绘制钻井参数与振动幅值和周期的关系曲线,讨论了钻井参数对钻柱黏滑振动的影响。仿真结果表明,钻柱黏滑振动主要表现为钻头周期性地黏滞和滑动,属于一种由非线性摩擦力引起的自激振动;钻井参数的改变影响钻柱黏滑振动的剧烈程度。

推力球轴承摩擦力矩特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了推力球轴承动力学分析模型以及摩擦力矩数学模型,仿真分析了不同结构参数、工况参数对摩擦力矩特性的影响规律,并进行了对比验证。研究结果表明：自旋滑动产生的摩擦力矩约为推力球轴承总摩擦力矩的70%;从推力球轴承的设计角度,在保证保持架稳定性的前提下,可以适当增加钢球数和增大保持架兜孔间隙来减小轴承摩擦力矩,但钢球数对摩擦力矩的影响更为明显,且对轴承结构影响最小,应优先考虑;随着轴（座）圈沟曲率半径系数的增大,轴承摩擦力矩呈现指数形式减小,当轴（座）圈沟曲率半径系数达到0.56以后,轴（座）圈沟曲率半径系数的增大对轴承摩擦力矩影响很小,但考虑到推力球轴承的承载能力,轴（座）圈沟曲率半径系数应在0.56-0.58之间选取较为合适;从推力球轴承的使用角度,倾覆力矩、外载荷冲击量和轴承转速会对轴承的摩擦力矩产生显著影响,且外载荷冲击量的影响程度最大。

车桥耦合中轮径差对车轮磨耗的影响

推导了同时考虑接触斑内刚性滑动量和弹性变形量影响的轮轨相对滑动速度计算公式;建立了车轮磨耗理论计算模型并发展了相应的数值分析程序,该计算模型中包含了车桥耦合动力学模型、轮轨滚动接触模型和材料摩擦磨损模型。应用该模型仿真分析了4种典型轮径差对车桥耦合中车轮磨耗的影响。分析结果表明:轮径差不仅会造成车轮的严重偏磨,而且会明显改变车轮踏面的磨耗区域。

矿用悬线式巡检机器人的设计及动力学分析

针对煤矿井下巷道地面环境的复杂性和空间的狭小性等问题,设计了一款不受巷道地面因素和空间布局影响的矿用悬线式巡检机器人。基于设计的机器人驱动机构及工作特性,推导出巡检机器人在不同工况下驱动扭矩的动力学模型,利用ADAMS软件建立巡检机器人虚拟样机,仿真分析巡检机器人在水平行走、上坡、下坡及越障时电机的驱动扭矩,为矿用悬线式巡检机器人的驱动扭矩优化输出及行走轮与钢丝绳摩擦力合理设置提供理论依据。

新型完全各向同性移动并联机器人的动力学分析与仿真

提出了一种新型完全各向同性移动并联机器人。首先对该机器人的运动学问题进行了分析,建立其位置、速度和加速度方程;然后以"库伦+黏性"摩擦模型为基础,推导出驱动滑块和球铰所受的摩擦力/力矩方程;在考虑摩擦的情况下,利用牛顿-欧拉法分别建立了驱动滑块、分支运动链和机器人动平台的动力学模型,揭示了分支驱动力和加在动平台上的外力之间的映射关系;最后基于ADAMS软件和MATLAB编程对机器人动力学进行仿真,绘制出驱动滑块所受的驱动力变化曲线,两种仿真结果完全一致,验证了理论分析的正确性和有效性。该机构可用于农业机器人、工业机器人的末端执行机构。

摩擦摆隔震支座力学性能试验、数值模拟及工程应用

对摩擦摆隔震支座进行了力学性能试验,试验测定了摩擦摆隔震支座滑动面之间的摩擦系数及支座在荷载激励下的滞回性能;考察了支座滑移速度和竖向压力对摩擦系数、滞回性能的影响。通过有限元软件ANSYS对支座模型进行了数值模拟,其滞回曲线模拟结果和试验结果吻合良好,验证了摩擦摆隔震支座理论模型的合理性。在此基础上,以钢筋混凝土框架结构基础隔震为例,利用SAP2000软件分别建立普通结构和隔震结构两种有限元模型,并进行了罕遇地震作用下的动力时程分析。结果表明,摩擦摆隔震支座具有良好的隔震效果。