基于LuGre摩擦模型的气缸摩擦力特性实验

为准确测量气缸的实际摩擦力,建立基于伺服电机速度控制的气缸摩擦力测试台,以一无杆气缸为例对其在不同气压、速度下的摩擦力进行测试分析,提出基于LuGre摩擦模型的各个动态和静态参数辨识和建模方法,并进一步研究供气压力和两腔压差对各个参数的影响.研究结果表明,被测气缸的库仑摩擦力、黏性摩擦系数和最大静摩擦力随着供气压力、两腔差压增大而变大;动态参数则与气压关系不大.     

轧机用AGC液压缸测试系统探究

介绍了AGC伺服油缸设计和生产的技术要求,建立测试平台,对伺服油缸静态和动态指标进行测试.测试过程中,采用对称布置的双位移传感器结构,二级高精度伺服阀,控制系统采用位置闭环和压力闭环控制.测试后,得到了活塞腔保压压力及活塞杆位置随时间变化的关系.AGC油缸的阶跃响应、频率响应特性.油缸的启动摩擦力、动摩擦力特性及活塞杆的偏摆特性.经过测试的AGC油缸已经应用到实际生产中,效果良好.     

波动载荷下弓网载流动态摩擦力模型

为对弓网载流摩擦力进行建模研究,通过实验研究摩擦力与压力波动频率、压力波动幅度、接触电流、滑动速度的关系,建立了摩擦力的LuGre静态模型,利用麦夸特法和通用全局优化法对模型中的静态参数进行辨识;在已建立的LuGre静态模型的基础上,通过引入动态参数,建立了摩擦力的LuGre动态模型,利用遗传算法结合Simulink仿真的方法对模型中的动态参数进行辨识.研究结果表明:动态模型更具有有效性,为弓网摩擦力的预测及摩擦磨损性能的研究提供参考.     

蠕动内镜在摩擦力作用下胃肠道的大形变

构建了肠道软组织的测试平台,利用不同材料加工了不同表面形状的试块,测试了这些试块在肠道内滑动时的摩擦黏附特性,推导了摩擦力理论计算公式.使用平面准线性粘弹性方程的单轴简化形式,建立了摩擦力作用下肠道的极限变形模型.结合器件的几何、物理参数进行了极限变形的影响因素及敏感性分析.结果表明,胃肠道内器件的摩擦力主要来自于摩擦、黏附两部分,肠道变形与器件的质量、表面形状、材料、体积等密切相关.该研究对蠕动内镜的机构设计和运动控制能提供理论参考.     

基于粗糙路面接触理论的轮胎动摩擦特性研究

提出了一种基于路面特性的轮胎动摩擦特性模型,研究了接触压力、滑动速度、路面特性对轮胎作用力的影响. 基于GW改进接触模型,引入粗糙路面实际接触理论,结合滑动摩擦因数模型、一般轮胎理论模型建立了轮胎动摩擦特性模型. 定量评价了接触压力、滑动速度和路面特性对实际接触面积、轮胎动摩擦力的影响,同时指出了轮胎印迹产生的可能性状态区域. 仿真结果表明,基于路面特性的轮胎动摩擦模型能够准确地反映接触压力、滑动速度、路面特性在轮胎滑移状态下对轮胎作用力的影响.     

游离磨粒研磨过程三体界面的摩擦学特性测试和分析

为研究研磨加工中第三体对摩擦界面作用过程的影响,探索颗粒物质性质在该过程中的体现,文章研制了能够实现不同工况下摩擦界面间摩擦力的实时准确测量的小型面接触摩擦测试系统。选择不同粒径氧化铝粉末配制研磨液,在不同载荷和研磨液质量分数时进行试验。结果表明：磨粒粒径、载荷和研磨液质量分数对摩擦界面的摩擦特性有较大影响,摩擦界面间的摩擦力随着磨粒粒径的变大或加载载荷的增大而变大。对于研磨液,质量分数最小时测得的摩擦力最大,而质量分数为10％和20％时,测得的摩擦力变小并且相差不大,说明了摩擦界面间的颗粒可能起到了润滑作用。     

受限颗粒体对运动副摩擦力-速度关系的影响研究

在运动过程中受粉尘、碎屑等颗粒的影响，运动副动力学特性会产生复杂变化。针对此类问题，文章开展了弹簧-滑块-传送带摩擦实验，通过将二氧化硅、金刚石、氧化铁等受限颗粒体引入铝质滑块-橡胶传送带，探究摩擦力-速度关系、摩擦非线性-速度关系的变化。研究发现：不同载荷、颗粒材料、颗粒粒径对速度摩擦力-速度等关系会产生不同影响；随着载荷增加，滑块的摩擦力均值和标准差随之增大；加入二氧化硅颗粒后，摩擦力均值呈现减小趋势，摩擦力标准差呈现先减小后增大的趋势；加入金刚石、氧化铁颗粒后，摩擦力均值呈现增大趋势，摩擦力标准差呈现减小的趋势；随着粒径的增大，滑块受到的平均摩擦力及标准差呈现增大的趋势。该研究对含受限颗粒体的运动副的动力学特性有一定的指导意义。     

精密导轨运动特性实验装置设计

为了进一步研究不同类型导轨在小行程微位移情况下,尤其在微纳米运动尺度下,运动特性对精密仪器精度的影响,并且考察导轨的低速爬行等性能对运动平稳性、准确性的影响.设计了一种精密导轨运动特性实验装置.该装置采用直线步进电机和通过滑轮上的细绳牵引滑块移动两种驱动方式,并设计了滑动导轨、滚动导轨和静压导轨三种导轨类型.这种设计形式为微纳米运动条件下,测试与分析实验结果、明确速度与摩擦力的关系、减小系统误差、提高仪器精度等提供了理论基础.     

模锻压机低速运行摩擦力的参数辨识与补偿控制

重型模锻压机低速运行时极易出现爬行、抖动等现象,非线性摩擦力是该现象的主要成因.文中首先建立了40 MN等温模锻压机低速运行时的动态特性测试系统,进行了锻件的等温模锻试验,获得了压机在低于5 μm/s的超低速度下运行时的加速度数据;然后基于Stribeck非线性摩擦模型,采用粒子群算法对摩擦力参数进行辨识并进行了验证;最后建立了重型模锻压机非线性摩擦的T-S模糊模型,并应用于摩擦前馈补偿控制系统.结果表明,Stribeck非线性摩擦模型可以较好地描述压机低速运行时的非线性摩擦,基于T-S模糊模型的摩擦前馈补偿能极大地提高非线性摩擦作用下系统的动态性能.     

基于原子力显微镜的纳米尺度摩擦力的速度依赖关系

以硅为探针、带有自然氧化物的硅(100)晶面为基底样品,利用原子力显微镜研究了探针扫描速度对于单个微凸体系统中摩擦力的影响.首先,利用热噪声标定法测量出硅悬臂梁的法向弹簧常数和法向灵敏度;然后,利用改进的楔形校准法,通过扫描三角光栅得出侧向灵敏度;最后,测量出扫描区域为15μm×15μm、正压力为-5～10 nN、扫描速度为2.5～1 000μm/s下的摩擦力.实验结果表明,不同速度下摩擦力随正压力的增加呈近似线性增加,服从经典库仑定律.当扫描速度小于40μm/s时,速度增加所导致的摩擦力的增加不明显;当扫描速度大于40μm/s时,速度增加则引起摩擦力急剧增加.该结果与热激发的Tomlinson模型的计算结果吻合.     

气缸气缓冲特性的实验研究

研究气缸气缓冲特性,建立计算机辅助测试系统.通过调节气源压力和缓冲针阀开度,测试不同工况下缓冲腔及主气路压力、气缸行程以及振动加速度等参数,并分析过缓冲、欠缓冲及最佳缓冲等几种典型的气缓冲特性.实验结果表明:气缸活塞与端盖的机械碰撞是造成振动冲击的主要因素;一些过缓冲过程仍存在机械碰撞,从而造成缓冲效果变差;最佳气缓冲只存在于某些工况.     

基于当地摩擦因数的绝热气动管道流量特性参数计算

在等截面直管绝热有壁面摩擦一雏可压缩管道流动模型的基础上,推导以管道进口截面速度因数为自变量的气动管道流量特性参数函数S/A(管道有效截面积与横截面积之比)和临界压力比b的基本表达式.采用基于当地摩擦因数求解管道平均摩擦因数的新方法,直接计算出总压为0.6 MPa、总温为300 K、长度为1～50m、内径为2.5～9 mm尼龙管的流量特性参数S和b,并与经验值进行了比较.S和b的理论计算值与经验曲线变化趋势相同,且计算值与经验值相吻合,表明新方法可以在相当程度上反映气动管道流量特性参数变化的物理本质.将新方法得到的有效截面积S的理论计算值下跌20％、临界压力比b的理论计算值上浮40％,即可作为同等条件下选用气动系统尼龙管的经验推荐值使用.     

双行程集成气缸的设计及动态特性研究

设计了一种新型结构的集成式双行程气缸,在对其运动过程进行分析的基础上,利用热力学和空气动力学的基本理论对集成气缸的动态特性进行分析,建立了动态特性数学模型,并以MATLAB软件作为仿真平台,采用四阶Runge-Kutta法进行仿真并输出各腔的压力、活塞杆位移和速度曲线.     

考虑水膜厚度影响的道面轮胎间动态摩擦模型

针对考虑水膜影响的现有摩擦模型无法利用现场测试数据修正并应用于动态摩擦过程分析,提出了道面-轮胎间动态摩擦模型.该模型以平均集总Lugre模型为基础,考虑了水膜厚度、飞机速度、胎压、道面表面构造幅度和滑移率等因素影响下通过实验和数值回归等手段获取参数,用于道面动态摩擦性能的评价预估.通过上海浦东国际机场的现场实测数据,修正模型物理意义明确,具有较高的预估精度,该模型利用现场实测数据获取参数,适用于实际道面安全管理.     

Simulation on the impact pneumatic cylinder with a reservoir

We proposed a novel impact pneumatic cylinder with a reservoir connected to the inlet chamber so that the pneumatic cylinder can achieve a high speed. A reservoir with high-pressure air enabled the cylinder to achieve considerable acceleration when it began to work. We established a mathematical model to simulate the behaviors of an impact pneumatic cylinder, focusing on the relationships of the maximum piston speed with the air supply pressure and the reservoir volume. The results show that the reservoir can help significantly enhance the pneumatic system velocity. When the reservoir volume is less than double the cylinder volume, an increase in the reservoir volume is more effective in increasing the maximum piston velocity.     

基于无线传输的内燃机活塞组-缸套摩擦力测量方法

探讨了平均指示有效压力法测量活塞组-缸套摩擦力的原理,给出了活塞组及连杆的惯性力计算方法,利用无线传输方法实现了连杆应力信号的可靠传输,并通过倒拖试验得到了不同转速条件下柴油机活塞组-缸套系统的摩擦力.     

车辆滑柱式减振器活塞杆侧向受力分析及应力测量

通过对轿车后悬架系统力学建模，推导了双筒减振器在车轮平面和车轴平面内的受力计算公式，并结合试验数据和实验参数对后悬架进行受力分析，从试验和系统动力学角度分析了减振器出现偏摩现象的原因有；车辆装配后，减振器活塞杆不严格垂直而产生附加动载荷；道路不平和车速较高时，冲击过大而使减振器活塞杆产生突加弯曲实验，实验结果表明，后者是导致减振器出现偏摩现象的主要原因。     

基于ADAMS的压缩机主传动系统动力学优化问题研究

以某w型活塞式压缩机主传动系统为研究对象,利用多柔体动力学软件ADAMS,对额定工况下计入摩擦的压缩机主传动系统动力学优化设计问题进行研究．得到了额定工况下主轴承曲轴轴颈中心径向振动响应．在此基础上,建立压缩机主传动系统动力学优化设计数学模型,以压缩机气缸中心线夹角和压缩机曲轴转速为设计变量,以两主轴承曲轴轴颈中心径向振动响应的加权平均值为优化目标．采用参数化建模技术在ADAMS中建立优化模型进行优化分析,探讨了目标函数与设计变量之间的关系并得到最优解．得到的结论为活塞式压缩机动态设计打下基础．     

汽车油气弹簧非线性数学模型及特性

以某工程车用油气弹簧为研究对象,考虑了油液的可压缩性、刚度的非线性及活塞与液压缸壁之间的动摩擦力等因素的影响,建立了油气弹簧非线性数学模型,并对不同激振频率和幅值的油气弹簧进行仿真分析。仿真曲线与试验数据的比较结果表明,两者基本吻合,从而验证了油气弹簧数学模型是正确的。基于建立的油气弹簧数学模型,分别对油气弹簧的刚度频率特性、不同速度时的阻尼特性以及不同流量时阻尼阀进出口处的压力差进行了仿真分析。