高速大功率车用永磁同步电机电磁诱发转子横向振动特性

高速大功率车用永磁同步电机的转子轴系是一个涉及电磁、机械高度耦合的非线性系统,因此转子动力学性能是高速车用永磁同步电机设计必须关注的问题.建立了电机中由于转子偏心引起的电磁激励解析模型,以转子动力学和非线性动力学为基础,建立永磁电动机转子系统的非线性模型,用解析法计算得到转子横向振动的幅频特性,结果表明转子横向振动具有负刚度和失稳幅值跳跃现象.最后通过数值计算对等效解析计算的结果进行了验证.     

负刚度悬架系统动力学特性及其性能研究

为了研究负刚度悬架系统的动力学特性及其对车辆平顺性和操纵性能的影响,首先根据空气弹簧的实验数据和悬架刚度特性的仿真结果,建立了半挂车两自由度悬架系统动力学方程,采用四阶龙格-库塔方法分析了系统随激励频率和振幅变化的分岔图、相轨迹和庞加莱截面,并根据最大李雅普诺夫指数研究了空气弹簧线性刚度系数k1和减振器阻尼系数c对悬架系统混沌特性的影响.然后建立了负刚度悬架系统的仿真模型,计算了挂车在B级和C级道路上的平顺性.最后采用多体动力学仿真技术模拟挂车的等速转向过程,通过挂车车身侧倾角对比分析了车辆的操纵性能.结果表明:负刚度悬架系统存在分岔和混沌现象,改变系数k1可以改变混沌区域的宽度,而阻尼系数c的变化可使李雅普诺夫指数曲线上下平移;B级和C级两种路面上,负刚度悬架挂车车身加权加速度均方根值比线刚度悬架挂车降低了71.0%和77.6%,悬架动挠度均方根值增加了279.5%和87.1%,轮胎动载荷比后者分别增大了17.1%和14.2%;等速转向过程中车身侧倾角达到了7.53°,大侧倾角降低了轮胎的平均侧偏刚度,使得车辆的操纵性能变差.     

液压重载机械臂有限元分析

针对磨机更换衬板所用的液压重载机械臂,建立了三维模型,采用有限元方法对其静态和模态进行仿真.考虑了液压油的影响,计算了液压缸的等效刚度,得到了机械臂的应力、变形分布云图以及固有频率和振型,仿真结果与液压缸视为刚性时的结果相比,更合理,为机械臂的设计提供了理论依据.本文采用的方法为液压机械臂的分析和仿真提供了一种新的方法...     

组合柔性机械臂抑振性能的仿真及实验研究

为抑制柔性机械臂的低频固有振动,该文提出利用组合结构滞迟阻尼效应来提高柔性机械臂的抑振性能.以单根叠层组合柔性机械臂为对象,通过有限元仿真和实验,对组合柔性机械臂的减振性、结构参数和预压力对其减振性能的影响进行了研究,并由仿真实验确定了组合柔性机械臂的动态恢复力曲线.研究结果表明:与实体柔性机械臂相比,组合柔性机械臂的抑振效果显著;确定合适的预紧力和结构尺寸参数可得到最佳的抑振性能;组合柔性机械臂-质量系统的固有频率不是一常量,其大小随振幅的减小而增大;组合层之间的相对刚度对其抑振性能有影响,减小相对刚度可提高其抑振能力.实验证明,该文采用的有限元仿真方法能较准确地反映组合柔性机械臂的动力学性质,可以代替实物实验确定动态恢复力滞迟回线,为组合柔性机械臂动力学建模、减振性设计及运动控制研究提供了有效方法.     

粘弹性分数阶导数模型的等效粘性阻尼系统

粘弹性分数阶导数模型已很好地用于拟合高分子材料的力学特性,但动力学时域响应分析要用到分支解析函数的反Laplace变换,计算非常繁琐.为简化计算,讨论了粘弹性分数阶导数模型的等效线性粘性阻尼系统.对于单自由度系统,得到了等效阻尼,等效刚度的表达式,并比较了δ-激励和简谐激励下原系统和等效系统的时域和频域响应.结果表明,在小阻尼窄带响应条件下等效系统响应与原系统相差很小,此时用等效系统代替原系统可减小计算难度并保证足够的计算精度.     

磁悬浮冷压缩机转子的动力学分析和试验研究

磁悬浮冷压缩机是大型超流氦制冷系统的关键部件.针对某磁悬浮冷压缩机转子系统,通过构建基于铁木辛柯梁理论的转子有限元模型,以及将电控硬件的作用定义为等效刚度和等效阻尼,组建了闭环系统中磁悬浮转子的完整模型,并完成了临界转速和不平衡响应的仿真计算.仿真和实验测得冷压缩机转子在相同PID控制器作用下的刚体临界转速分别为27 Hz和28 Hz,前两阶弯曲临界转速的百分比误差均不超过2％.控制器的关键参数在一定范围内变化时,通过不平衡响应仿真计算和50000 rpm范围内的升速实验这两种方法得到的转子动力学特性较为相符.这验证了所提出的建模和动力学计算方法的可靠性和准确性,研究成果对冷压缩机转子的结构设计以及控制器调试具有重要参考意义.     

安装液压互联悬架铰接车辆的稳定性研究

为了探究悬架性能和鞍座结构参数对铰接车辆操纵稳定性的影响,提出了一种在半挂车单轴悬架上应用的抗侧倾液压互联系统.首先建立了半挂车单轴抗侧倾液压互联悬架频域模型并通过侧倾位移传递函数验证了该模型的有效性,同时依据复模态振动理论获得悬架的等效刚度和等效阻尼.在此基础上,建立了包含鞍座特性的铰接车辆耦合液压互联悬架模型实现仿真模拟.结果表明,鞍座刚度参数均不考虑时,该液压互联悬架系统只能单一地提升半挂车的侧倾稳定性;考虑鞍座侧倾刚度参数时,该系统下的牵引车和半挂车的侧倾、横摆稳定性以及整车的协调稳定性均得到提升,且增大鞍座横摆刚度和减小鞍座牵引点至半挂车距离,提升效果愈显著.所得结果为安装液压互联悬架铰接车辆的优化设计提供理论依据.     

循环泵隔振对回路系统冲击响应的影响

为了深入研究船用设备循环泵的隔振和抗冲击性能,利用有限元方法建立了含循环泵隔振器的回路系统的动力学模型。分别计算了有无隔振情况下循环泵的模态,分析了隔振器参数对隔振性能的影响。发现隔振器刚度越小,隔振效果越好,增加隔振器阻尼能在共振区减小共振峰。循环泵隔振对循环泵和回路系统冲击响应的影响研究表明,循环泵隔振系统具有良好的抗冲击性能,隔振器降低了回路系统的响应加速度。在现有的管道布置下,加入隔振器以后,在垂直冲击载荷作用下回路系统的应力响应增大,但仍能满足美国机械工程师学会(ASME)规范的要求。     

飞行模拟器操纵负荷系统内回路的逆模型控制

为了改善基于力回路的飞行模拟器操纵负荷系统的力感模拟逼真度,分析了内回路跟踪性能对力感模拟逼真度的影响;在基于结构不变性原理抑制多余力的基础上,提出了比例结合前馈逆模型补偿的复合控制策略,在不影响内回路稳定性的前提下,该复合控制策略能有效拓展内回路的频宽.仿真结果显示,该复合控制策略提高了内回路的跟踪性能.在基于RT-LAB的快速原型控制实验平台上进行了半实物仿真实验,结果表明该控制策略可以明显改善内回路的跟踪性能,从而显著提高操纵负荷系统力感模拟的逼真度.     

基于双频驱动的科里奥利流量计诊断方法研究

科里奥利流量计依靠振动管检测流体流动.潜在的侵蚀或腐蚀会降低管壁厚度并影响其测量性能,严重情况下甚至可能导致结构完整性问题.由于管壁厚度直接影响其刚度,因此与刚度相关的诊断参数有助于识别潜在的测量和完整性问题.在假设的单自由度(SDOF)系统基础上,使用Matlab Simulink构建仿真模型,并使用双频驱动的方法计算刚度诊断参数;基于仿真结果,在数字信号处理(DSP)开发板中实现了控制回路及相关信号处理算法;使用正交解调算法并结合特殊设计的滤波器分离共振和非共振的响应信号,并实时计算振动管的刚度参数;为了设计实验,建立了振动管的有限元仿真模型,得到了刚度与力之间的关系;利用试验机对振动管施加轴向拉力和压力验证算法.实验结果表明:双频驱动的方法可以计算出振动管的刚度诊断参数,该方法可以为实际应用提供有用的诊断信息.