含干摩擦碰撞系统的簇发振荡及稳定性分析

建立了一类含干摩擦对称间隙的弹性碰撞振动系统的动力模型,分析并推导了系统运动中黏着、滑动和碰撞运动的衔接关系及判断条件.研究系统在周期外力作用下且外激励频率远小于系统固有频率的动力学响应.分析了两尺度效应下含干摩擦系统的簇发振荡模式,通过转换相图揭示了系统穿越分界面时产生的簇发振荡行为;并分析了一类含干摩擦对称性系统通向混沌的分岔机制.计算了系统的最大李雅普诺夫指数,并以最大李雅普诺夫指数为判据,分析了系统的稳定性.结果表明:超低频区系统呈现为周期陷窝形式分布,激励频率在周期陷窝中心两侧蔓延过程中,会伴随着擦边分岔的出现,碰撞次数依次减少;系统在两频域尺度效应耦合作用下,表现为簇发振荡运动;在低频区,系统通过叉式分岔,形成一对反对称周期运动,随着激励频率的减小,通过序列倍化分岔转迁为一对反对称混沌运动,再通过激变分岔转迁为单个对称混沌运动.     

二维细杆的变结构动力学

通过约束加载和卸载的变结构方法来处理由接触、碰撞和摩擦导致多刚体系统在速度水平的非光滑动力学问题, 并从接触、碰撞和摩擦等方面介绍二维问题的变结构方法,最后提供了二维细杆在粗糙水平面上运动的动力学算例。     

刹车系统摩擦自激振动的数值研究

建立了刹车系统的三自由度动力学方程,采用LuGre模型计算摩擦块、盘之间的摩擦力。通过数值模拟,揭示非内共振摩擦块的复杂动力学行为。研究表明,随着摩擦盘速度减小,切向静平衡状态失稳,依次出现完全滑动和非完全黏滞-滑动的干摩擦自激振动现象。当黏性摩擦系数非常大时,会导致带有非完全黏滞特征的混沌运动。扭转运动的非完全黏滞自激振动中,包含了速度快速抖动现象;而切向和扭转运动是导致低、高频噪声的原因。     

三维含摩擦多刚体碰撞问题的数值计算方法

由于碰撞过程中切向冲量的方向会发生变化, 一般情况下三维含摩擦的多刚体碰撞问题需要通过数值计算的方法来确定碰撞结束时最终冲量. 以法向冲量作为独立变量建立碰撞过程中的动力学方程, 以Poisson给出的恢复系数的定义作为碰撞结束的终止条件, 建立了处理一般多刚体系统含摩擦碰撞问题的数值计算方法. 通过数值计算和定性分析展示了碰撞过程中切向运动随法向冲量演化的各种运动模式.     

二维耦合干摩擦振子黏滑运动分析

针对工程中广泛存在的二维干摩擦问题,通过引入斜弹簧建立一种可考虑x,y两个方向耦合的振子模型。定义摩擦力方位角来描述动、静摩擦力矢量分量,并考虑振子振动过程中可能出现黏滞,提出了一种分析二维耦合干摩擦振子黏滑运动的方法,给出了二维耦合干摩擦振子黏滑运动的复杂边界条件。基于指数型动态摩擦模型对二维耦合干摩擦振子的黏滑运动进行了数值仿真,给出了x方向和y方向相同激振频率相同相位角、相同激振频率不同相位角、不同激振频率不同相位角3种工况下的仿真结果及系统解随激振频率和相位角的变化规律。仿真结果表明,二维耦合摩擦振子运动中可能出现黏滑状态转换;当x方向和y方向的激励频率和相位角均不相等时,与前两种工况相比,质量块的运动轨迹、系统相图均为更加复杂的平面曲线,同时一个周期内系统可出现多次黏滑转换;两个方向激振频率相同时,改变激振频率和激励相位角,系统的解均没有出现次谐波,振子为周期运动。所提出的方法可为进一步研究二维耦合干摩擦振子的动力学特性及运动稳定性提供参考。     

基于动力学系统方法的自主移动机器人行为设计

提出了动态障碍物环境下基于动力学系统方法的移动机器人行为设计.在行为动力学模型中考虑障碍物运动速度和运动方向,使得移动机器人具有根据移动障碍物的运动而调整自身线速度和角速度的能力,实现自主避障.用碰撞时间和碰撞角度描述的碰撞区域作为对移动机器人运动的约束,这样可消除无谓的避障运动.仿真结果表明所提出的设计方法能有效地改善动态环境下的移动机器人自主导航能力和工作效率.     

机械系统开关类元件的混合键合图建模

针对键合图难以表达机械系统开关类元件的非线性动力学问题,以常见的干摩擦、间隙接触碰撞副和单向不可逆传动为研究对象,通过分析其作用机理,引入开关类量的混合键合图建模方法,运用功率结型结构(简称SPG)概念,提出一种新的开关类元件键合图建模方法和键合图模型。以包含干摩擦、间隙接触碰撞副和单向不可逆传动的机械系统为例,根据开关类元件的键合图模型,结合机械传动的工作原理,建立整个系统的键合图模型,提取其状态方程,并通过仿真计算予以验证。研究结果表明:该模型不仅可以统一表达开关类元件在系统不同工作模式下的动力学特性,而且其因果关系在系统处于任何运动状态时均保持不变;仿真结果验证了建模方法正确、可行。     

航天分离装置引导阶段非光滑动力学快速分析方法研究

针对航天器中分离装置引导阶段非光滑动力学过程提出一种快速分析方法。运用欧拉?拉格朗日方程, 推导自由、接触及碰撞状态下的动力学方程。基于 LZB 方法, 建立描述含摩擦、接触、碰撞的分离装置引导阶段系统运动过程的一般性框架。最后, 对算例进行数值模拟, 结果表明缩短了仿真时间, 从而证实了方法的有效性。     

基于田口法的含间隙传动机构动力学特性分析优化

研究运动副间隙对机构的非线性动态特性的影响;基于间隙矢量模型,建立含间隙旋转副的"碰撞铰"模型,采用修正的非线性弹簧阻尼模型模拟碰撞过程中的法向力、修正的库仑摩擦模型描述碰撞过程中的切向力;将建立的碰撞铰模型嵌入ADAMS动力学分析软件中,研究不同的间隙、销轴半径、接触面的摩擦因数对机构动力学特性的影响。然后运用田口方法,把上述参数作为可控因子,铰接触碰撞过程中的最大接触力作为噪声因子,采用正交试验L9(3~4)进行试验设计分析。研究结果表明:间隙、半径、摩擦因数均能影响机构的动力学特性,间隙对噪声因子的影响最大。该研究方法及分析结果可为多连杆机构的优化设计与可靠性的提高提供参考。     

干摩擦对行星齿轮传动系统分岔特性的影响分析

为研究齿面摩擦对行星齿轮系统分岔特性的影响,考虑摩擦、时变啮合刚度、齿隙和综合误差等非线性因素,建立行星齿轮系统扭转振动模型,采用Runge-Kutta数值解法求解,结合非线性分析方法分析系统的分岔行为和齿面摩擦对系统分岔特性的影响。数值仿真得出:行星齿轮系统表现出Hopf分岔、跳跃激变、倍化分岔和逆倍化分岔行为。齿面摩擦对系统在低频区域的分岔行为影响小,系统分岔行为基本没有改变,齿面摩擦对系统在高频区域的分岔行为影响大,系统分岔行为变得模糊,提前进入混沌运动;随着摩擦系数的增加,系统随激励频率变化的周期运动受到抑制趋势更加明显,系统混沌运动区间增加。     

基于完善双线性迟滞模型的干摩擦阻尼系统动力学分析

针对接触正压力较大时干摩擦力主要表现出刚度特性的情况,结合已有文献的实验研究结论,对双线性迟滞模型进行完善。通过龙格库塔方法计算干摩擦阻尼系统的动力响应,结合傅里叶变换、庞加莱图及相图分析系统的非线性动力学特性。仿真结果表明,在干摩擦接触不脱离的情况下,系统没有出现分叉与混沌现象,稳态响应与摩擦力没有出现次谐波响应且高次谐波分量很小,证明了基于一次谐波平衡的等效线性化方法求解接触不脱离的干摩擦阻尼系统是较为精确的;得到了接触刚度、外激励幅值、正压力对干摩擦阻尼系统减振效果影响的规律,与相关实验结果基本相符。相关结论可为工程中干摩擦阻尼器的设计提供参考。     

时频域交互法在微滑移干摩擦阻尼叶片振动分析中的应用

为准确揭示叶片阻尼系统的动力学特征,首次引入融合时域法(描述非线性力的准确性)和频域法(求解线性系统的高效性)为一体的时频域交互法,对基于微滑移摩擦模型的凸肩阻尼结构叶片系统进行了动力响应分析,并与时域法、频域法的计算结果做了比较.计算结果显示:在一定的参数条件下,时频域交互法的计算时间与一阶谐波平衡法相近,仅相当于四阶Runge-kutta法的1/10,相对误差值却不到一阶谐波平衡法的1/2,且保持稳定.研究表明:时频域交互法对于计算微滑移干摩擦阻尼叶片振动响应具有可用性,该方法克服了一阶谐波平衡法无法将微滑移模型的准确性体现在动力学分析中的不足,而且计算效率高.     

TBM掘进机驱动离合器摩擦片成型工艺研究

从材料和结构工艺2方面分析了石棉TB880E型全断面岩石掘进机离合器摩擦片的失效原因,选用了半金属基摩擦材料替代石棉树脂摩擦材料,摩擦片结构采用粘接加铆接形式,工艺流程采用干法工艺,包括热模压圆环、热处理、磨平面及内外圆、加工铆钉孔等工序,研制出了摩擦系数稳定、磨损率小的半金属摩擦片取代石棉产品。     

干摩擦阻尼结构对失谐叶盘振动局部化的约束作用

为了研究干摩擦阻尼结构对失谐叶盘系统振动局部化的影响,采用能够复现局部微动滑移特征的三维微滑移干摩擦模型和抗混叠时频域融合算法,对含干摩擦阻尼结构的失谐叶盘系统进行了强迫振动的计算模拟。比较了考虑围带处干摩擦阻尼和未考虑干摩擦阻尼时叶片振动响应的变化及局部化因子的大小,并研究了干摩擦阻尼参数在失谐叶盘系统减振控制中的影响规律。计算结果表明:干摩擦阻尼结构可降低失谐叶盘系统振动响应的局部化程度,叶片间的摩擦约束力完全不同,每支叶片所对应的最优初始正压力及最优摩擦系数均不相同。由于干摩擦阻尼结构对失谐叶盘中每支叶片的减振效果存在差异,在进行失谐叶盘系统减振设计时需考虑摩擦控制参数与各个叶片之间的匹配问题。     

干平整中工作辊与带钢表面粗糙度对摩擦系数影响的研究

针对干平整轧制过程中工作辊与带钢表面粗糙度对摩擦系数的影响仅能定性分析、不能满足生产需要的问题,经过大量的现场试验与理论研究,充分结合平整机组的设备与工艺特点,基于粗糙度的基本理论,根据干平整轧制过程中摩擦特点构造了反映工作辊及带钢表面粗糙度与摩擦系数之间一一对应关系的数学模型,提出了相应的模型计算策略,并将其应用到宝钢冷轧薄板厂1 220平整机组的生产实践,定量分析了工作辊及带钢表面粗糙度对摩擦系数的影响,有效地提高了轧制压力的预报精度与产品质量,取得了良好的使用效果,具有进一步推广应用价值。     

汽轮机干摩擦阻尼叶片的共振特性分析

为了研究汽轮机干摩擦阻尼器叶片在谐波激励作用下的主共振特性,将摩擦力的迟滞回线进行谐波展开到二次项;用平均法求出系统主共振的稳态响应方程;分析了激励幅值、外阻尼、特别是阻尼器参数与响应之间的关系．结果表明,阻尼器具有抑制叶片共振振幅和共振调频的效果,但接触面压力需取适当值,使阻尼器处于最佳摩擦接触状态．     

不同润滑状态下塑料合金轴承的摩擦实验

用MPV－200型摩擦磨损试验机测定了超高分子量聚乙烯（简称UHMW－PE）塑料合金轴承分别在水润滑和干摩擦条件下的摩擦学性能，考察了载荷、速度、运行时间等对塑料合金轴承的摩擦学性能的影响，结果表明：摩擦系数用水润滑的小，干摩擦下的大；但磨损率用水润滑时大，干摩擦时小。对磨损机理进行了系统的分析，为兼合金轴承的实际应用提供理论依据。     

滑动摩擦副疲劳损伤机理分析及试验系统的设计

分析了滑动摩擦副疲劳损伤的产生机理,指出疲劳损伤产生的根本原因是动应力状态。即使滑动摩擦部件处于磨合期之后载荷稳定的正常磨损期内,如果摩擦速度发生周期性交变,也会使摩擦副表面接触应力发生改变,产生动应力状态,从而造成摩擦副的疲劳损伤。设计了一种以摩擦速度为控制变量的对比摩擦试验装置,用来比较在等摩擦历程和相近摩擦功条件下,不同摩擦速度曲线对疲劳损伤的影响。干摩擦条件下的系统试运行结果初步验证了试验系统的可行性。